Эколого-мелиоративиые приемы повышения продуктивности солонцовых почв Центрального и Восточного Предкавказья

Годунова, Евгения Ивановна

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Эколого-мелиоративиые приемы повышения продуктивности солонцовых почв Центрального и Восточного Предкавказья
ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Эколого-мелиоративиые приемы повышения продуктивности солонцовых почв Центрального и Восточного Предкавказья"

На правах рукописи

РГ6 ОД

-9 лщт\)

Годунова Евгения Ивановна

Эколого-мелноративные приемы повышения продуктивности солонцовых почв Центрального и Восточного Предкавказья

06.01.01 - общее земледелие 03.00.27 - почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Ставрополь - 2000

Работа выЛолнена п Ставропольском научно-исследовательском институте сельского хозяйства в период с 1977 по .1999 гг.

Научный консультант: заслуженный деятель науки РФ, доктор сельскохозяйственных паук, профессор, академик РАСХП Петрова Л.И.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Тюльпанов H.H.,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Бабушкин В.М., доктор сельскохозяйственных наук, профессор, член-корр. РАСХП Зволинский В.П.

Ведущая организация: Донской зональный ПИИСХ.

Защита состоится « 20 » октября 2000 г. на заседании диссертационного concia , Д.120.53.01 при Ставропольской государственной сельскохозяйственной академии по адресу: 355017, г. Ставрополь, пер. Зоотехнический, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ставропольской государственной сельскохозяйственной академии.

Автореферат разослан « 20 » сентября 2000 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, '

доктор сельскохозяйственных паук, доцент

Желтопузов B.I I.

/7 ///О.10

Общая характеристика работы

Актуальность

Северо-Кавказский регион отличается большим количеством солонцовых почв, площадь которых п пашне Ставропольского края превышает 750 тыс. гектаров. Различные генетические особенности ЭТ1ГХ почв и высокие энергетические затраты на обработку требуют дифференцированного подхода к разработке эффективных мероприятий по повышению нх плодородия. Комплексное решение проблем мелиорации солонцовых почв создает возможность утилизации отходов химической и гидролизной промышленности, в том числе с использованием технологии биоконверсии, что существенно влияет на экологическое оздоровление территории и имеет важное значение для повышения продуктивности сельскохозяйственного производства.

Цели н задачи псследппаппй

Цель исследований заключалась в разработке не только эффективных, но и экологически безопасных приемов повышения плодородия солонцовых почв Центрального и Посточного Предкавказья.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

изучить морфологические, физические, физико-химические и химические свойства каштановых типичных и карбонатных солонцов; разработать пути оптимизации приемов коренной мелиорации этих почв;

установить генетические особенности черноземов слитых солонцеватых; определить рациональные экологически безопасные приемы повышения нх плодородия при орошении;

обосновать возможность использования лигнина на черноземах слитых солонцеват!,IX в качестве мелиоранта и удобрения; разработать технологию его применения в неорошаемых условиях;

- создать способ получения биогумуса из лигнина, разработать приемы его использования п качестве экологически чистого органического удобрения на черноземах слитых солонцеватых.

Научная пппизна

Впервые в Восточном Предкавказье детально описаны генетические особенности карбонатных солонцов и разработаны теоретические основы для их мелиоративного освоения.

Установлен!,I оптимальные экологически безопасные приемы повышения продуктивности черноземов слитых солонцеватых при орошении.

Разработала технология использования липшпа на черноземах слитых солонцеватых в богарных условиях, обеспечивающая повышение плодородия почв, урожая, качества продукции и улучшение экологической обстановки.

Предложен способ получения из лигнина экологически чистого органического удобрения - биогумуса (патент № 2094413 от 27.10.97 г.). Установлены оптимальные доты его применения на черноземах слитых солонцеватых, а также проведена сравнительная оценка эффективности биогумуса, полученного нз лигнина и из традиционного субстрата - навоза крупного рогатого скота.

Практическая значимость

Выделен род карбонатных солонцов, требующий специфического подхода к мелиорации по сравнению с типичными солонцами. Описаны их генетические особенности, которые должны учитываться при картировании почвенного покрова Посточного Предкавказья и разработке мероприятий для их коренной мелиорации.

П результате многолетних исследовании, дифференцированных по почвеппо-климатическим зонам, разработаны экологически безопасные приемы мелиорации карбонатных, типичных каштановых солонцов, черноземов слитых солонцеватых в неорошаемых и орошаемых условиях. Рекомендованы производству технологии использования различных, в том числе нопых мелиоративных средств, что позволит существенно повысить продуктивность почв.

Создан способ приготовления, биогумуса из липшпа, обеспечивающий более качественную и безопасную утилизацию отходов гидролизного производства, повышение экологического благополучия почв и окружающей среды.

Использование предложенных приемов мелиорации солонцовых почв позволит получить дополнительно на каштановых типичных и карбонатных солонцах от 3,1 до 8,6 ц/га, черноземах слитых солонцеват!,IX в неорошаемых условиях от 3,2 до 11,4 ц/га зерна, при орошении - свыше 16,0 ц/га к. ед.

Защищаемые положения

Генетические особенности карбонатных солонцов.

Дифференцированный подход к мелиорации карбонатных и типичных каштановых солонцов, учитывающий их различные свойства. Глубокое безотвальное рыхление как главный прием, обеспечивающий коренную мелиорацию карбонатных солонцов.

Комплекс экологически безопасных приемов повышения плодородия черноземов слитых солонцеватых при орошении с устройством дренажно-коллекторной сети, применением фосфогнпса, органических удобрений и глубоких рыхлений.

Технология использования лигнина п качестве органического удобрения и слабого

мелиоранта ма черноземах слитых солонцеватых в неорошаемых условиях, способствующая увеличению продуктивности почв и улучшению экологической обстановки в регионе.

Способ приготовления биогумуса из лигнина, обеспечивающий более качественную утилизацию промышленных отходов и получение ценного экологически безопасного органического удобрения. Оптимальные дозы внесения липтнового и навозного биогумуса на черноземах слитых солонцеватых.

Публикации и апробация работы

Материалы исследований, изложенные в диссертации, опубликованы (в том числе в соавторстве) в 33 печатных работах. Основные результаты работы доложены на научно-технических и координационных совещаниях, посвященных проблеме повышения плодородия солонцовых почв, в г. Полгограде (1979 г.), г. Целинограде (1980 г.), г. Ставрополе (1984 г.), па ПДНХ п г. Москве (1984-1985 г.г.), г. Новосибирске (1986 г.), г. Омске (1988 г.), па заседаниях Ученого Совета Ставропольского НИИСХ в 1979-1999 г.г.

Практические выводы и предложения демонстрировались на краевых, кустовых и районных семинарах специалистов сельскохозяйственного производства Ставрополья.

Работа выполнена автором в Ставропольском НИИСХ на стационарах, расположенных в Левокумском, Арзгирском, Минераловодском и Шпаковском районах Ставропольского края.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, восьми глав, выводов, предложений производству, списка литературы и приложений. Изложена на 331 странице машинописного текста, иллюстрирована 120 таблицами и 20 рисунками. Приложения состоят из 23 таблиц. Список литературы содержит 319 наименований, в том числе I б иностранных.

1. Услопня почвообразования 1.1. Климат

Солонцы и солонцеватые почвы Ставрополья образовались главным образом в условиях резко континентального климата с контрастностью гидротермического режима зимой и летом и значительными колебаниями погодных условий в течение года. Засушливость -основная черта климата степной зоны Предкавказья, в разных частях которой в пределах распространения засоленных почв Ставрополья выпадает от 300 до 450 мм (в восточной) и от 450 до 600 мм осадков (в центральной).

Испаряемость в Посточном Предкавказье более чем в 2,5 раза превышает годовое количество осадков, что создает значительный дефицит влаги.

Сумма активных температур воздуха выше 5°С равняется 3600-3950° в Восточном и

3000-3750 - п ¡Центральном Предкавказье, пыше 10° - 3200-3600° и 2400-3400°С соответственно.

В целом, климат Восточного Предкавказья, по сравнению с Центральным, характеризуется Пол ее резко выраженной контннеитальностью, более жаркий и сухой. Это окпало влияние на формирование растительного и почвенного покрова, нашло отражение в генетических особенностях почв, в том числе солонцов и солонцеватых почв.

1.2. Геологическое строение и почпообразующие породы

Изучению генезиса, характера залегания подстилающих и почвообразующнх пород Предкавказья, описанию их свойств и особенностей посвящены работы Д.Л. Иванова (1886), С.С.Кузнецова (1923), В.Л.Кузнецова (1929), М.А. Григорович-Березовского (1933), С.А. Захарова (1939), В.Г. Гниловского (1945, 1946), Ф.Я. Гаврилюка (1948), М.М. Вабанского (1960), B.F.. Воляпика с соавт. (1960), П.В.Царева с соавт. (1967), А.Я. Антмкова и А.Я. Стомарева (1970), В.М. Чупахила(1974) и др.

Засоленные почвы Ставрополья сформировались в пределах трех крупных структурно-тектонических зон Северного Кавказа: Манычского прогиба, Терско-Кумской депрессии и Ставропольской возвышенности.

Почвообразующнми породами для типичных каштановых «бескарбонатпых» солонцов и солонцеватых почв служат главным образом лессовидные суглинки различной степени засоления, а также засоленные озерно-лимаппые и аллювиальные отложения. Карбонатные солонцы чаще всего образуются на^карбонатно-сульфшных лессовидных суглинках и засоленных аллювиальных отложениях придолиннон части р. Кумы и п ее долине. Зги суглинки богаты воднорастворимыми солями: величина плотного остатка в них колеблется ог десятых долей до 3-4%, реакция среды щелочная.

Засоленные аллювиальные отложения имеют преимущественно тяжелый механический состав. Мощность современного аллювия составляет от 2 до 5 метров. Он характеризуется палево-желтой окраской, наличием сизо-ржавых пятен рглеения, слабым уплотнением, высоким содержанием хлористых и сульфатных солей (0,3-4,6%), а также карбонатов (1230% СаСО, и более).

Солонцы и черноземы слитые солонцеватые сформировались главным образом на продуктах выветривания сарматских и майкопских отложений, мощность которых составляет 80-120 и 300-1500 метров соответственно.

Нижнесарматские слои состоят из серо-бурых пшсоносимх глии и мергелей, среднесарматские - известковых и иеизвестковых глин, верхнесарматские - глин, песков и ракушечников.

Элювий и делювий майкопских глин разнообразной окраски от олипково-бурой до

зеленовато-желто-бурой содержит включения сидеритов в пиде чешуек или мелких камешков краснопато-бурого или темно-коричневого цвета. Для них характерны плотное сложение - до 1,85-1,90 г/см1 (Петров, 1986), шпкая водопроницаемость, тяжелый механический состав с содержанием физической глины до 80% и большим количеством илистых частиц - 43,5650,46%. Эти породы засолены воднорастворимыми солями, количество которых нередко превышает 1,0-1,5% и может достигать 3-4%, к тому же содержат в поглощенном состоянии натрий и магний.

1.3. Рельеф

Описание особенностей рельефа Центрального и Посточного Предкавказья содержится в трудах П.А. Алферопа (1932), П.П. Царева с соавт. (1967), И.Н. Сафроггопа(1969) и др.

Посточное Предкавказье характеризуется ровной слабо и неглубоко расчлененной поверхностью. Однообразие рельефа Терско-Кумского междуречья местами нарушается озеропидпыми понижениями, запятыми солончаками, дефляционными котловинами, действующими и отмершими речными руслами.

Рельеф северо-восточной части Ставрополья представляет собой по описанию Л. Прасолова (1909) чередование неясных возвышений с впадинами в виде долинок и широких ложбин или мелких степных западин или воронок. Сухие извилистые лиманы, сага, соление озера, разделенные плоскими перевалами, являются главнейшими элементами рельефа этой территории (Захаров, 1928).

Ставропольская возвышенность сильно расчленена системой рек Егорлыка и Калауса, а также левыми притоками Кумы. Местами среди гор и долин Ставропольской возвышенности встречаются котловины: Сепгилеевская и более обширная — Янкульская. Межбалочные плато имеют вид увалов, тянущихся в широтном направлении. Северные склоны увалов пологи и слабо затронуты эрозионными процессами, южщле — крутые и сильно размыты. Аналогичная картина наблюдается и в районе Сепгнлеевской впадины и Старомарьепского понижения.

Разнообразие форм рельефа, определяющих перераспределение солнечной радиации и атмосферных осадков, способствует формированию неоднородного почвенного покрова территории.

П равнинной части края в полупустынной степи распространены светло-каштановые почвы, в сухой степи - каштановые к темно-каштановые почвы, умеренно-засушливой -южные и обыкновенные черноземы, достаточно увлажненной степи - типичные, выщелоченные черноземы и темно-серые лесные почвы.

Солонцы и солонцеватые светло-каштановые и каштановые почвы занимают значительные территории в Приманычской степи и Терско-Кумском междуречье. Как правило, они залегают в пониженных частях рельефа, а также в пойме степных рек.

Черноземное солонцы и солонцеватые черноземы располагаются Главным образом в южной и юго-западной частях Ставропольской возвышенности. Больше всего они встречаются в Верхпе-Калаусской депрессии по бассейнам рек Б. Япкуль, Суркуль и других, а также на территории Прикавказской впадины.

1.4. Гидрография

В Центральном и Восточном Предкавказье в пределах Ставропольского края в связи с разнообразием климатических условии неодинакова густота и режим рек, протекающих по территории.

Кубань и Кума - наиболее значительные реки края, бассейны которых занимают свыше 50%, в то время как Егорлыка - 14, Калауса - 12, Восточного Мапыча - 7 и прочих рек - 16% территории края (Гниловской и Бабенышева, 1972). В северо-восточной части края, где испарение в три раза превышает количество выпадающих осадков, речной сток практически отсутствует. Русла рек здесь бывают наполнены водой лишь в весеннее время и остаются сухими большую часть года.

На территории края существует Кубань-Нгорлыкская обводнительная система -крупнейшее гидротехническое сооружение, частью которой является Невшшомысский канал, Кубань-Калаусская обводнительно-ороснтельная система, Терско-Кумский, Кумо-Манычскнй и Правоегорлыкский каналы, оказывающие значительное влияние на состояние почвенного покрова и прилегающих массивов. Отсутствие твердой облицовки откосов и днищ каналов, как правило, приводит к подъему уровня грунтовых под и вторичному засолению почв.

На территории края довольно много небольших по размеру озер, особенно в Маиычской впадине, вода которых нередко соленая. Часть из них превратилась в болота, другие - высохли и заросли полынью и солянками. Засоленные аллювиальные и озерпо-лнманные отложения служат ночвообразующими породами для формирования засоленных почв.

Глубоко залегающие артезианские воды имеют важное значение для водоснабжения населения, но не оказывают влияния на почвообразовательный процесс. В то время как грунтовые воды играют существенную роль в образовании почв, в том числе и засоленных.

Содержание солей в грунтовых водах может колебаться от нескольких до 45 г/л и более. Тип засоления грунтовых вод чаше хлоридно-сульфатный реже сульфатпо-хлорндимн, хлоридный или сульфатный.

1.5. Растительность

Существует закономерная связь между типом почвообразования и характером растительности, определяющим состап растительных остатков, способ поступления их в почву, количество и состап минеральных веществ, извлекаемых растениями из почвы.

Впервые наиболее полно растительность Ставрополья была изучена И.В. Иовопокровским (1927). Впоследствии В.Г. Танфильев (1973, 1974), Ю.А. Дударь (1976, 1977), В.В. Скрипчипский (1981), Д.С. Дзыбов (1995, 1996) и другие уточнили и описали растительность края, основываясь на обширном современном фактическом материале.

Лугово-светло-каштановые солончаковатые почвы, солончаки и солонцовые комплексы заняты полупустынной растительностью: ковылем Лессинга (Stipa lessingiana), солянкой русской (Salsola australis), климакоптерой мясистой (Climacoptera cassa), устели-полем-эбелеком (Ceratocarpus arenarius), мятликом луковичным (Роа bulbosa), житняком (Agropyrum pectinatum), типчаком (Festuca rupicola, F. valesiaca), кохией простертой (Kochia prostrata).

Для комплексов солонцов и каштановых почв характерна растительность полынно-типчаково-ковыльной степи. Па глубоких и средних солонцах комплексов растут полынь Лерхе и австрийская (Artemisia lerchiana и A. austrica), романтик (Tanacetum achilleifolium), ежовпнк безлистный (Anabasis aphylla). IIa мелких солонцах встречаются те же растения, однако, они более низкорослы и нзрежены. Корковые солонцы, как правило, лишены растительного покрова.

На солончаках в изобилии произрастает солерос европейский (Salicornia herbacea), бассия волосистая и иссополистная (Bassia sedoides и В. hyssopifolia).

IIa солонцеватых слитых черноземах и солонцах сформировалась полынно-злаковая степь (Япкульская и Сснгилеепская котловины, терраса рскн Кубани к северу от г. Певипномысска). Наиболее часто здесь встречаются типчаковые, типчаково-полынные, а на северных склонах и рииютравно-ковылмю-типчакопые степи. Из ковылей широко распространены ковылн Лессинга, украинский, волосатик и узколистный (Stipa lessingiana, S. ucrainica, S. capillata и S. tirsa).

На южных солонцовых склонах Приянкульских высот преобладают житняк гребневидный (Agropyrum pectini forme), камфоросма марсельская (Camphorosma monspeliacum), полынь Лерхе (Artemisia lerchiana), малабайла пахучая (Malabaila graveolens), романтик (Tanacetum achilleifolium), горец птичий (Polygonum aviculare), лук шаровидный (Allium globosiini). Проективное покрытие составляет лишь 10-25%, что характерно для редкого растительного покрова.

По данным М.Н. Першиной и П.В. Ли (1968) в составе солонцовой растительности -полыни, камфоросме, солянках, кохии и других по сравнению со злаковыми отмечается более высокое содержание хлора, серы и натрия. По мнению авторов это способствует поддержанию и дальнейшему развитию в почвах солонцового процесса.

При минерализации растительного о ri ада натрий, частично калий и магний, усвоенные растениями в виде простых солей, возвращаются в почву (Болышев, 1967). Сложные органо-

минеральные соединения, которые накапливаются в солонцовом горизонте (под влиянием гидролиза) способствуют увеличению значения pH и образованию пептизировапных коллоидов. Таким образом, состав растительного покрова влияет на направленность почвообразовательного процесса и формирование солонцов и солонцеватых почв.

1.6. Влияние антропогенных факторов на почвы

Нами проанализированы примеры снижения плодородия почв п регионе в результате подтопления и вторичного засоления (даже целинных легких по механическому составу почв), убыли гумуса, уплотнения, ухудшения структуры, развития эрозионных процессов, загрязнения радиоактивными элементами и токсичными веществами вследствие неумеренного полива, отсутствия дренажа и облицовки каналов (боковая и дойная фильтрация воды), недостаточного уровня применения органических удобрений, -неумеренного йыпаса скота на естественных пастбищах и по стерне зерновых, техногенного загрязнения биосферы, несоблюдения технологий возделывания сельскохозяйственных культур. В результате бесконтрольного хозяйствования корейских арендаторов сельскохозяйственные угодья ряда хозяйств восточных районов края приобрели черты «лунного ландшафта» из-за брошенных незасыпаными довольно часто расположенных каналов, оставленной в почве не разлагающейся полиэтиленовой пленки, применяемой при выращивании ранних овощей. Кроме того, бессистемное применение удобрений привело к резкой пестроте в содержании питательных веществ в почве, на отдельных участках которой годами отсутствует вообще какая-либо растительность.

2. Генетические особенности еолонцоп и солонцспатых ночи Центрального и Посточного Предкавказья

Дана характеристика генетических особенностей солонцовых почв, распространенных в регионе: типичных каштановых солонцов с залеганием карбонатов в подсолонцопом горизонте, карбонатных солонцов, бурно вскипающих от 10% HCl по всему профилю, черноземных солонцов, а также черноземов слитых солонцеватых, которые по своим морфологическим, агрофизическим, физико-химическим свойствам и уровню плодородия приближаются к солонцам.

3. Обзор литературы

3.1. Краткая характеристика современных направлений мелиорации солонцовых почв

На основе анализа результатов исследований, проведенных в различных регионах страны и за рубежом (Sigmond, 1932; Kelley, 1934; Ковда, 1950; Антипов-Каратаев, 1953; Пак,

1953, 1962; Оганесян, 1964; Кисляков и Михайличенко, 1972; Новикова и Пикуза, 1972; Степанец, 1973; Поротиков, 1973; Большаков, 1973; Пак и Панов, 1976; Бабушкин с соавт., 1976; Кирюишн, 1976; Азовцев, 1979; Сувак, 1979; Тюрин, 1979; Семендяева и Попова, 1979; Минкни с соавт., 1980; Кулебакии, 1980; Тюльпанов с соавт., 1980 ; Беликова, 1981; Петров, 1986; Хаджинов, 1990; Березин, 1991 и других) дана характеристика современных направлений мелиорации солонцовых почв. Раскрыты критерии выбора метода улучшения солонцов и орудий для мелиоративной обработки: глубина залегания карбонатов и воднорастворимых солей, мощность надсолонцового слоя и степень его гумусированности. Изложены теоретические основы химической мелиорации с использованием различных мелиорантов: гипса, пншогипса, фосфогипса, мела, кислоты, известняка-ракушечника с азотной и фосфорной кислотами, дефеката, сернокислого железа, аммиачно-суперфосфатного шлама, лигнита и т.д., а также приемы повышения их эффективности (совместное внесение с навозом, глубокое рыхление).

3.2. Приемы повышения плодородия солонцовых почв при орошении

Проанализированы причины снижения продуктивности орошаемых земель и прилегающих к ним территорий: развитие процессов заболачивания и вторичного засоления вследствие низкой дреннропанности поливных массивов, неудовлетворительного дренажа, нарушения проектных режимов орошения, оглинивания и слитизации почв и грунтов. Рассмотрены приемы, устраняющие эти негативные последствия и повышающие продуктивность орошаемых земель: гипсование, рыхление, кротование, применение органических и минеральных удобрений, поддержание активного режима влажности почвы, использование сидеральных культур, выбор оптимального способа полива, устройства эффективного дренажа и т.д. (Величко, 1983; Гущин, 1983; Егоров, 1983; Омаров, 1983; Соколопский, 1983; Сидько с соавт., 1985; Баженов, 1986; Казаков, 1986; Осталоп, 1986; Попов, 1986; Харечкин и Соляник, 1986; Божко, 1988; Кружилин, 1988; Зимовец, 1990 и др.).

Анализ накопленного опыта в различных почвепно-климатнческих условиях позволил наметить объем экспериментальных исследований для решения задач повышения продуктивности черноземов слитых солонцеватых Центрального Предкавказья.

3.3. Перспективы использования лнгннпа - отхода гидролизной промышленности в земледелии

Рассмотрены результаты лабораторных полевых экспериментов по использованию лигнина и его препаратов па зональных и засоленных почвах. Лигнин оказывает положительное влияние на качественный состав гумуса и структуру почвы (Абдурахмапов и Рамазапов, 1982; Страхов, 1986), содержание водопрочных агрегатов (Икрамова и Ахматов, 1979; Соколовская и Грудко, 1983; Кузьмина, 1984) и биологическую активность почвы

(Абросимова, 198^). На засоленных землях липши, улучшая физические И водно-физические свойства, способствует их интенсивному рассолению (Сипицына, 1979) и сокращению расходов воды на промывку солей (Беспалов и Махмудов, 1983).

По данным выше указанных авторов, а также Абаканского филиала КПИСХ (1988), Краснодарского и Восточно-Сибирского филиалов ВНИПТИХИМ (1984, 1988), Н.В. Панкова с соавт. (1985) урожайность хлопчатника от применения лигнина возрастает на 7,6-10,0 ц/га (76% к контролю), огурцов - 6,9 кг/м2, томатов - 1,2 кг/м2, зеленой массы кукурузы в Приморском крае - 82,5-97,5 ц/га; В Сибири величина дополнительной продукции яровой пшеницы составляет 17%, картофеля - 50-81%, сена горохо-овсяной смеси - 72%, зеленой массы кукурузы - 55%.

Разработка технологии использования лигнина на Ставрополье позволит решить проблему утилизации отходов гидролизной промышленности, восполнить дефицит органических удобрений, улучшить экологическую обстановку в регионе.

3.4. Значение биогумуса для почв и растении

Дан обзор результатов работ с биогумусом в стране и за рубежом. Отмечен 1.1 достоинства этого ценного зкологическн чистого удобрения, содержащего псе необходимые для растения макро- и микроэлементы в усвояемой форме: высокая биологическая активность, наличие ферментов, гормонов, витаминов, аминокислот и антибиотиков, высокая нлагоемкость, способность к разрушению пестицидов и т.д. (Мельник, 1990; Городний, 1991; Молнар, 1991). Однако, из-за отсутствия обширного фактического материала оценки степени эффективности биогумуса порой противоречивы, что требует постановки дополнительных полевых экспериментов.

4. Объемы н методика исследовании

Исследования, в том числе экспедиционные, проводили в период с 1977 по 1999 год в различных почвенно-климатических зонах Ставрополья.

С 1977 по 1982 гг. научпо-исследовагельские работы выполняли на светло-каштановых карбонатных мелких солончаковых солонцах в совхозе «Гагаринский» Левокумского района в пятипольном севообороте при введении двух полей пара п трех полей озимой пшеницы. Изучали четыре вида обработки: обычная вспашка на глубину 18-20 см плугом П11-5-35; безотвальное рыхление на глубину 28-30 см - плугом ПП-5-35 со снятыми отвалами; плантажная вспашка на глубину 45-50 см плугом ППУ-50А; безотвальное рыхление на глубину 45-50 см плугом ППУ-50А без отвала. Фосфорные удобрения в дозах 30, 60, 90 и 120 кг/га д.в. вносились в предпосевную культивацию. В двухфакториом опыте 20 вариантов, площадь делянки - 500 м2.

С 1982 по 1986 гг. проводили исследования на каштановых средних солончаковатых солонцах в колхозе им. Николенко Арзгирского района. Изучали три вида обработки: обычная вспашка плугом П11-5-35 на глубину 18-20 см; плантажная вспашка плугом ППУ-50А на глубину 45-50 см и вспашка трехъярусная плугом ПТН-3-40М на глубину 45-50 см. Фосфорные удобрения в дозах 30, 60, 90 и 120 кг/га д.в. вносили в предпосевную культивацию. В двухфакторном опыте 15 вариантов, площадь делянки - 600 м2.

С 1986 по 1989 гг. по заданию Ставропольского крайисполкома проводили комплексные исследования совместно со Ставрополь! ШИГиМ и опорным пунктом Почвенного института им В.В. Докучаева на орошаемых черноземах слитых солонцеватых в совхозе «Первомайский» Минераловодского района. Опыт закладывался на фоне дренажно-коллекторной сети, состоящей из глубоких дрен (3 м) и перпендикулярно расположенных к ним кротоприемных дрен (1,2 м). Расстояние между глубокими дренами - 140 м, кротопрнемпыми - 100 м, перпендикулярно которым проводилось кротование кротователем КТД-0,45 на глубину 45-50 см. Обычная вспашка выполнялась плугом ПН-5-35 на глубину 20-22 см, глубокое рыхление - рыхлителем солонцовым РС-1,5 - на 30 см, стойками СибИМЭ - на 35 см и трехъярусным плутом ПТП-3-40 (собранным как рыхлитель) - на 35 см на фоне кротования и без него. Рыхления повторялись при достижении плотности почвы контрольной величины (в 1987 году после уборки кукурузы на силос).

Фосфогипс, органические и минеральные удобрения, изучаемые в опыте, вносились под неполную вспашку при закладке опыта «в запас». П трехфакторном опыте 64 варианта, площадь делянки — 130 м2. Соблюдалось следующее чередование культур: кукуруза на силос

- кукуруза на силос - вика + овес с подсевом люцерны - люцерна.

С 1989 по 1995 гг. проводились исследования по определению оптимального способа использования лигнина па черноземах слитых солонцеватых в СХП «Новомарьевское» Шпаковского района. Все варианты опыта накладывались на гипсованный фон, доза фосфогипса (12 т/га) определялась по порогу коагуляции илистой части почвы. Схемой опыта предусматривался поиск оптимальной дозы лигнина (30, 60, 90 т/га), а также вносимых совместно с лигнином для компенсации убыли азота почвы па его разложение азотных удобрений (20, 13 и 7 кг/га д.в.). Изучались варианты лишинокомпостов с птичьим пометом и навозом крупного рогатого скота с добавлением минерального азота при различном соотношении компонентов (1:3; 1:1; 1:0,3). В опыте 23 варианта, площадь делянки

- 200 м2. Последовательность возделывания культур - горох, озимая пшеница, озимый ячмень на зеленый корм, озимая пшеница, озимая пшеница

С1992 ио1994гг. был разработан способ получения биогумуса из лигнина и проведены рекогносцировочные испытания его эффективности в вегетационных сосудах и полевых

условиях при вымащивании рассады томатов и возделывании озимой пшеницы.

В полевом опыте на черноземах слитых солонцеватых СХП «11овомарьепское» Шпаковского района исследовалась эффективность биогумуса, приготовленного из навоза и из лигнина в дозах 4, 6, 8 и 30 т/га. В опыт были включены варианты с аммонизированным лигнином, который получают на Георгиевском биохимическом заводе Ставропольского края обработкой «простого» лигнина концентрированной аммиачной водой. Поэтому аммонизированный литии использовался в опыте в чистом виде (без азотных удобрений) в дозах 60 и 90 т/га, а также в составе компоста - лигнин, 90 т/га + биогумус навозный, 2 т/га. Еще один вариант включал компост из навоза, 30 т/га + биогумус навозный, 2 т/га. Все варианты закладывались на гипсованном фоне (12 т/га). Таким образом, в опыте 13 вариантов, площадь делянки - 30 м2. Высевалась озимая пшеница Степная 7.

Поиск оптимального состава субстрата для выращивания рассады томатов проводился п вегетационном опыте. Изучалась смесь почвы с липшповым биогумусом в следующих пропорциях: 50 и 50; 70 и 30; 90 и 10 процентов соответственно. Выл включен вариант с почвенным субстратом и поливом растений водной вытяжкой из биогумуса. В качестве контроля использовался сосуд с почвой.

С 1996 по 1999 гг. проводились научные эксперименты на черноземах слитых солонцеватых СХП «Новомарьевское» Шпаковского района. В опыте изучались дозы биогумуса, приготовленного из лигнина (5, 10, 15, 20 и 30 т/га) и из навоза крупнот рогатого скота (5,10, 15,20 т/га).

Уточнялось оптимальное количество минерального азота, которое нужно вносить с 60 т/га лигнина: N400, N200 и Ыбо- Эти же дозы азота изучались и в чистом виде (без лигнина). Для определения возможности замены азотных удобрений биогумусом были включены для изучения варианты с применением 60 т/га лигнина совместно с 5 т/га биогумуса лигнинового и таким же количеством навозного.

Эти варианты накладывались на гипсованный фон (10.т/га).

• Для выяснения степени мелиорирующего воздействия лигнина, содержащего остатки серной кислоты, а так же муравьиную и уксусную кислоты шесть вариантов опыта закладывались без применения фосфогипса: контроль; лигнин, 60 т/га; лигнин, 60 т/га + Ыбл; Ымь лигнин, 60 т/га + биогумус КРС, 5 т/га; лигнин, 60 т/га + биогумус лигииновый, 5 т/га. Площадь делянки 80 м2.

Фосфогипс вносили с помощью РУМ-8; лигнин, биогумус и азотные удобрения -вручную. Затем почва обрабатывалась БДТ-7 и стойками СибИМЭ на глубину 30-35 см. Соблюдалось следующее чередование культур: озимая пшеница, озимый ячмень, озимый ячмень.

Перед закладкой всех полепых опытоп выполнялась почвенная съемка в масштабе 1:500. Варианты опытоп размещались систематическим способом при трехкратной попторпости. Учет урожая проводился пручную в десятикратной повторности метровками культур сплошного сева и по рядкам - кукурузы на силос.

Почвенные образцы отбирались послойно через 10 см до глубины одного метра, в разрезах - по генетическим горизонтам. Анализы выполнялись общепринятыми методами: механический и микроагрегатный состав, а также объемная масса почвы - по Н.А. Качинскому, удельная масса тпердой почпы - пикнометрическим методом, общая порозность - расчетным методом, влага запядаиия по С.И.Долгову (1966, 1967), влажность почпы - высушиванием при температуре 105°С, гигроскопическая влага - высушиванием поздуншо-сухой почпы при температуре 105°С, полнорастворимые соли - методом водной пытяжки по К.К. Гедронцу, упязыпаиие ионов п гипотетические соли - по Н.И. Базилевнч и Г.И. Папкопой (1968), рН подпой вытяжкн - потепциометрически, поглощенные основания -методом Пфеффера в модификации Н.И. Беляепой (1975) с определением кальция и магния трилонометрически, натрия - на пламенном фотометре.

Общие карбонаты - объемным методом по Павлову (Копенкин, 1963), активные карбонаты - по Друино-Гале, общий гумус - по И.В. Тюрину, групповой и фракционный состав гумуса - по М.М. Кононовой и Н.П. Вельчнковой (1961), подвижный фосфор - по Мачипшу.

Полученные данные обрабатывали дисперсионным и корреляционным анализом по В.А. Доспехопу (1985), статистическим методом по Н.А. Дмитриеву (1972).

Оценку биологического качества семян озимой пшеницы выполняли методом термотестиропания (Шахбазов и Попоп, 1981), технологическую оценку качества зерна - в лаборатории массопых анализов СНИИСХ, зоотехнический анализ кормов и содержание тяжелых металлов п лигнине и биогумусе - в Агрохнмцентре «Ставропольский».

Оценку биоэнергетической эффективности изучаемых агротехнических приемов проводили с использованием методических рекомендаций ВАСХНИЛ (1989), регистра базопых технологий и технолог ических адаптороп производства основных видов продукции растепиеподстпа п Ростовской области НПО «Дон» и ВПИПТИМЭСХ (1995), а так же сравнительного анализа стоимости отдельных агротехнических операций в доперестроечный период.

5. Агробиологический метод мелиорации

5.1. Мелиоративные приемы повышения продуктивности типичных каштановых

солонцов

Типичные каштановые средние солончаковатые солонцы характеризуются тяжелым механическим составом. Содержание физической глины в слое 0-20 см составляет 33,0237,74%, в материнской породе - 12,29-13,26%. В микроагрегатпом составе преобладают фракции мелкого песка 40,20-57,71% и крупной пыли - 30,77-43,89%.

В результате глубоких мелиоративных обработок в верхнем полуметре почвы снизилась плотность с 1,56 до 1,32-1,3 8 г/см1 и возросла порозность с 42 до 49-50% (табл. I).

Таблица 1

Влияние обработок на изменение водно-физических свойств типичных каштановых

солончаковатых солонцов

Глубина отбора образца, см Впд и глубина вспашкн

обычная, 18-20 см плантажная, 45-50 см трехъярусная, 45-50 см

объемная масса, г/см' общая порозность, V. влажность устой ч иного завядания растений, мм объемная масса, г/см' обн|ая порозность, У. влажность устойчивого завядания растений, мм объемная масса, г/см3 общая порозность, У. влажность устойчивого завядания растений, мм

0-10 1,44 47 9,7 1,15 57 11,6 1,25 54 9,2

10-20 1,50 44 15,7 1,28 52 11,3 1,27 53 12,2

20-30 1,61 41 17,8 1,30 51 11,8 1,35 51 13,5

30-40 1,63 40 21,8 1,-40 48 15,8 1,46 47 15,2

40-50 1,64 40 23,0 1,49 44 19,1 1,58 42 18,6

Средняя 0-50 1,56 42 £=88,0 1,32 50 Е=69,6 1,38 49 £-68,7

Факториальная дисперсия в общей (фактор - обработка), % 47,4 45,6 18,5

40,06 31,67 7,93

ги 4,46 4,46 4,46

Таким образом были созданы условия для улучшения водного режима почвы, а следовательно и успешного протекания мелиоративного процесса, сопровождающегося вымыванием воднорастворнмых солеи и оптимизацией состава почвенного ноглощающет комплекса.

Положительные изменения отмечаются уже на следующий год после проведения глубоких обработок, однако, через три года они становятся более значительными.

Плантажной вспашкой по сравнению с трехъярусной выносится к поверхности больше солей из нижних слоев. Однако, вследствие небольшого содержания последних в подсолонцовом горизонте (0,325%) происходит незначительное увеличение их количества в верхних слоях почвы. Улучшение водного режима каштановых солонцов способствовало

промыванию воднорастворимых солен за пределы корнеобитаемого слоя.

Процесс рассоления несколько интенсивнее протекал на фоне плантажа Через три года после проведения мелиоративных обработок количество солей а верхнем полуметре колебалось на плантаже от 0,051 до 0,070%, трехъярусной вспашке — от 0,056 до 0,086%, в то время как на традиционной отвальной вспашке - от 0,055 до 0,345% (табл. 2).

Таблица 2

Влияние мелиоративных обработок на количественный и качественный состав солей

типичных каштановых солончаковзтых солонцов (через три года после проведения)

Вид обработки Глубина отбора образца, см рН Сумма cami, % Нетоксичных Токсичных

f'lSO, Г«(НГО,), NijC'Oj NiltlCO, ме(нсол NiCl MtO, N«JS04 MjSO,

Обычная исппшка, 18-20 см 0-10 7,5 0.055 - 0,018 - 0,015 0,006 0,008 0,001 0,008

10-20 7,5 0,141 - 0,016 - 0,014 0,012 0,015 - 0,084 -

20-30 7,8 0,146 - 0,013 - 0,036 0,012 0,023 - 0,062 -

30-40 7,7 0,209 - 0,026 - 0,053 0,008 0,030 - 0,092 -

40-50 7,9 0,345 - 0,023 0,009 0,051 0,014 0,106 - 0,142 -

Плантажная пспашка, 15-50 см 0-10 7,6 0,056 - 0,032 - 0,010 0,002 0,012 - - -

10-20 7,5 0,05 1 0,003 0,036 - - - 0,003 0,004 0,005 -

20-30 7,5 0,051 - 0.029 - - 0,008 0,005 0,003 0,006 -

30-40 7,5 0,052 - 0,030 - 0,003 0,008 0,010 - 0,001 -

40-50 7,9 0,070 - 0,045 - - 0,008 0,006 0,005 0,010 -

Трехъярусная вспашка, 45-50 см 0-10 7,4 0,056 - 0,029 - 0,007 0,006 0,007 - 0,007 -

10-20 7,4 0,063 - 0,039 - - - ■ - 0,006 0,015 0,003

20-30 7,4 0,086 - 0,042 - - 0,008 0,015 0,008 0,013 -

30-40 7,6 0,075 - 0,024 - 0,033 0,008 0,008 - 0,002 -

40-50 7,9 0,076 - 0,032 - 0,010 0,012 0,010 - 0,012 -

Факториалы гая дисперсия в общей (фактор - обработках % 10,0 48,9 59,1

2,34 6,45 7,28

F„, 4,46 4,46 1,46

Па фоне мелиоративных обработок величина рП в слое 20-40 см (7,4-7,6) была несколько меньше, чем на отвальной вспашке (7,7-7,8) хотя и находилась в одном слабощелочном интервале.

Рассоление верхнего полуметрового слоя почвы привело к снижению влажности усюнчнвога завядаппя растений: с 88,0 мм на обычной обработке до 68,7-69,6 на фоне мелиоративных вспашек.

Основная причина низкой продуктивности типичных каштановых солончаковатых солонцов заключается в наличии в почвенном поглощающем комплексе натрия, в вытеснении которого и состоит главная задача коренной мелиорации. Коллоидные частицы, насыщенные натрием, обладают способностью удерживать воду и тем самым препятствовать усвоению ее растениями, которые в условиях засушливого климата на солонцах попадают в

еще более жесткие услопня уплажпенмя. Эта проблема успешно решается при обработке типичных каштанопых солончаковатых солонцов плантажными и трехъярусными плугами. Через четыре года после обработки почвы этими орудиями количество обменного натрия в слое 0-10 см было в 2,0-2,4 раза ниже, чем на традиционной отвальной вспашке (табл. 3).

Таблица 3

Изменение состава поглощенных оснований типичных каштановых солончаковатых

солонцов через четыре года после проведения мелиоративных обработок

Пспашкя Глубина, см мг-зкв/100 г Сумма, мг-экв 100 г В % от с) мм и

Ся" мв" N3* Са" МЕ" N3*

Обычная, 18-20 см 0-10 10,4 5,6 2,4 18,4 56,5 30,4 13,1

10-20 10,4 6,4 3,0 19,8 52,5 32,3 15,2

20-30 9,6 8,0 3,2 20,8 46,1 38,5 15,4

30-40 8,0 7,2 3,6 18,8 42,6 38,3 19,1

40-50 8,0 8,8 4,2 21,0 38,1 41,9 20,0

Плантажная, 45-50 см 0-10 14,4 3,2 1,0 18,6 77,4 17,2 5,4

10-20 14,4 3,2 1,2 18,8 76,6 17,0 6,4

20-30 14,4 4,8 1,2 20,4 70,6 23,5 5,9

30-40 13,6 4,8 М 19,5 69,7 24,6 5,7

40-50 10,4 8,8 1,1 20,3 51,2 43,3 5,5

Трехъярусная, 45-50 см 0-10 14.4 2,4 1,2 18,0 80,0 13,3 6,7

10-20 14,4 3,2 и 18,7 77.0 17,1 5,9

20-30 14,4 4,0 1,0 19,4 74,2 20,6 5,2

30-40 14,4 4,0 1,2 19,6 73,5 20,4 6,1

40-50 12,0 4,8 1,3 18,1 66,3 26,5 7,2

Факториальная дисперсия п общей (фактор - обработка), % 74,3 50,8 89,0

64,95 21,88 53,08

4,46 4,46 4,46

Положительные изменения п составе почвенного поглощающего комплекса отмечались

во всем верхнем полуметровом слое: даже на глубине 40-50 см содержание обменного назрня на фоне мелиоративных обработок было на 2,9-3,1 мг-экв/100 г или на 12,8-14,5% от емкости обмена меньше, чем на отвальной пспашке.

Процесс рассолонцевання почв выражается не только в уменьшении количества обменного натрия, но и в изменении соотношения между поглощенным натрием, магнием и кальцием. За четырехлетним мелиоративный период отношение Ыа:Мц:Са в слое 0-10 см расширилось с 1:2,3:4,3 на контроле (обычная вспашка, 18-20 см) до1:3,2:14,4 при плантаже и 1:2,0:12,0 при трехъярусной вспашке.

В типичных каштановых солончаковатых солонцах в пахотном слое почвы содержалось менее 15 мг/кг подвижного фосфора и наблюдалась хорошая отзывчивость позделываемых культур на внесение фосфорных удобрений. Мелиоративные обработки, несмотря на улучшение водного режима, практически не оказали существенного влияния на

обеспеченность почв этим элементом питания растений. Если при обычной вспашке количество Р2О5 равнялось 14,6, то при плантаже - 14,9 и трехъярусной вспашке - 18,9 мг/кг, что лишь на 4,3 мг/кг больше, чем на контроле.

Таким образом, проблема получения гарантированных урожаев возделываемых культур Tía солонцовых почвах не может быть успешно решена без дополнительных мероприятий по улучшению условий питания растений. П сухнх степях Ставрополья решающую роль играют фосфорные удобрения.

Теоретической основой для использования фосфорных удобрений на засоленных почвах служат следующие достаточно известные положения:

- на мелиорированных плантажной вспашкой солонцах повышается ннтрификационная способность, в то время как мобильность фосфора понижается или остается неизменной (Семенова-Забродина, 1954);

- в присутствии бикарбонатов кальция в почвенном растворе фосфорная кислота осаждается в виде малорастворимого дикапьциевого и трехкальциевого фосфата и становится недоступной для растений (Калинин, 1967);

- под воздействием фосфорных удобрений в засушливых условиях улучшается не только питательный режим почвы (Цуриков с соапт., 1979), но и энергетика растений (Самуилов, 1978), что способствует формированию устойчивых урожаев озимой пшеницы; кроме того снижается потребление воды растениями на создание единицы урожая прежде всего за счет уменьшения трапспирацни и некоторого сокращения вегетационного периода (Дояреико, 1963).

При внесении фосфорных удобрений, как показали наши исследования, содержание подвижного фосфора возрастает при всех видах основной подготовки почвы, однако больше всего — па вариантах с обычной вспашкой. Так, если при использовании Р90 количество Р2О5 в слое 0-20 см на обычной вспашке достигало 36,5, то на плантаже — 17,0 и трехъярусной вспашке - 22,8 мг/кг (или в 1,6-2,1 раза меньше). При внесении Р120 - 40,8, 21,8 и 24,8 мг/кг соответственно (в 1,6-1,9 раз меньше). По-видимому, на делянках с мелиоративными обработками фосфор удобрений связывался вынесенными из нижних слоев карбонатами, которых здесь было в 2,3-2,9 раз больше, чем на обычной вспашке. С другой стороны в связи с более высокой урожайностью сельскохозяйственных культур при мелиоративных обработках было вынесено из почвы и больше питательных веществ. Кроме того на вариантах обычной вспашки содержалось и больше поглощенного натрия (свыше 16%, в то время как при мелиоративных вспашках в 2,8 раза меньше), который обладает свойством диспергировать почвенные коллоиды и тем самым препятствовать связыванию фосфора, внесенного с удобрениями, в труднодоступные формы.

Мелиоративные обработки окатывают положительное влияние па продуктивность типичных каштановых солончаковатых солонцов и залегающих в комплексах с ними каштановых почв: ежегодная прибавка урожая составляет в среднем при плантаже 3,8 и 3,9 и трехъярусной вспашке 2,7 и 3,1 ц/га условного зерна соответственно (рис. 1).

Типичные каштановые солончаковатые солонцы

Дща Г20ч, кг/|ад.я. Каштановые солонцеватые почвы

Дота РзОз, кг/1 а л.в.

Условные обозначения:

В Обычная вспашка, 18-20 см

□ Плантажная вспашка, 45-50 см

□ Трехъярусная вспашка, 45-50 см

Рис. 1. Влияние обработок и удобрений на урожай возделываемых культур

Фосфорные удобрения способствуют увеличению урожайности возделываемых культур на солонцах на фоне обычной вспашки на 2,4-5,1, плантажной - 1,2-4,7 и трехъярусной - 1,95,9 ц/га условного зерна, на каштановых солонцеватых почвах - на 3,6-7,8; 3,5-9,7 и 2,3-10,3 ц/га соответственно. Наибольший прирост урожая при всех способах основной подготовки почвы обеспечивает доза Р120. Максимальная прибавка урожая на солонцах по сравнению с контролем (обычная вспашка, 18-20 см без применения удобрений) 8,5-8,6 ц/га получена от внесения Р120 на фоне плантажной и трехъярусной обработок. На каштановых солонцеватых почвах самым результативным оказались эти же варианты, обеспечивающие 13,4-13,6 ц/га условного зерна прибавочной продукции.

На типичных каштановых солончаковатых солонцах и залегающих в комплексе с ними каштановых солонцеватых почвах формируется высококачественное зерно с содержанием сырой клейковины первой группы па обычной вспашке 37,0-41,9%. Фосфорные удобрения

сшпили количество сирой клейковины на солонцах при обычной вспашке - с 40,0 до 31,6, на

плантаже - с 41,9 до 36,4 и трехъярусной вспашке - с 40,6 до 32,0%. На каштановых солонцеватых почвах - с 37,0 до 31,2; с 41,2 до 36,7 и с 37,7 до 33,6% соответственно.

В дополнительной продукции, полученной за счет комплексных мелиоративных приемов, содержалось от 8119 до 36070 МДж обменной энергии при коэффициентах энергетической эффективности Г',5-5,1.

5.2. Мелиорация карбонатных солончаковых солонцов

Нами изучены и описаны мелиоративные приемы карбонатных солонцов и их влияние на величину и качество урожая зерна озимой пшеницы в Восточном Предкавказье.

Карбонатные солонцы содержат значительное количество углесолей (до 17% СаСОз) в гумусово-элюпиальном горизонте в отличие от типичных каштановых солонцов, у которых углесоли находятся в подсолоицовом горизонте.

Карбонатные солонцы Восточного Предкапказья имеют большей частью тяжелый механический состав, однако среди них встречаются и более легкие разновидности. Тем не менее во всех случаях максимум илистых частиц приурочен к иллювиальному горизонту, что характерно для нормального профильного распределения механических элементов в солоннопых почвах. Под дсйстпием глубоких обработок происходит выравнивание верхнего полуметра по содержанию илистых частиц, существенным образом улучшаются физические свойства почпы.

Средняя плотность почвы верхнего полуметра снизилась с 1,38 (обычная вспашка, 18-20см)до 1,24 при плантаже и 1,21 г/см1 при глубоком безотвальном рыхлении (табл. 4).

Таблица 4

Влияние обработок на водно-физические свойства карбонатных солончаковых солонцов

(через два года после проведения)

Глубина, см ОПмчмая вспашка, 18-2« см Пеютпальиое рыхление, 28-30 см % Плантажная пепашка, 45-50 см Безотвальное рыхление, 45-50 см

обке м- няя мясся, г/см1 пбшяя порт- ность, % Ш1ЯЖ-НОСТЬ устойчиво™ 1Я-вядякия |>ЯС1СННН, мм объемная масса, г/см1 оЛшая порочность, % влажность устойчивого завял а и и я растений, мм объемная масса, г/смэ обшая поро1- ноггь, % влажность устойчивого за-вядания растений, мм объем- няя мясся, г/см5 ОбШЯЯ П0р01- ноегь, •/. влажность устойчивого за-вядання растений, мм

0-10 1,24 53 14,0 1,17 56 не опр. 1,18 55 16,1 1,15 56 13,9

10-20 1,26 53 16,9 1,20 55 ис опр. 1,21 54 19,5 1,19 55 14,4

20-30 1,36 49 19,5 1,20 55 не опр. 1,25 53 23,4 1,23 54 15,8

30-40 1,48 45 21,6 1,39 НС омр. не опр. 1,28 52 25,8 1,26 53 18,0

40-50 1,54 43 28,7 1,43 НС опр. не опр. 1,26 53 26,0 1,24 54 18,2

среднее 0-50 1,38 49 1-100,7 1,28 1,24 53 1-110,8 1,21 54 1-80,3

Факторнальиая дисперсия в общей (фактор - обработка), % 35,0 61,7 31,2

1\|>ЛКТ 8,19 10,21 10,07

3,49 4,07 4,46

Снижение т)лотностн привело к значительному улучшению водно-во-шуишого режима, снижению испарения и накоплению влаги, запасы которой при глубоком безотвальном рыхлении были в 1,5-2,0 раза выше, чем на обычной обработке (рис. 2).

Установлены коэффициенты корреляции между величиной урожая и запасами влаги в верхнем полуметровом слое карбонатных солонцов перед посевом и в начале вегетации, равные 0,83 и 0,70 при коэффициентах существенности соответственно 5,64 и 3,66 (табличное 2).

VI m

IX VI

а VI я

s in

IX VI in IX VI in

0 50 100 , 150 200 250 300

11 1 ■ Г ■ , мм

Условные обо-шачения:

□ Глубокое безотвальное рыхление, 45-50 см

□ Плантажная вспашка, 45-50 см

□ Безотвальное рыхление, 28-30 см

□ Обычная вспашка, 18-20 см ■ Осадки

Рис. 2. Осадки. Запасы продуктивной влаги в слое 0-50 см

Причем, весенние запасы влаги в свою очередь во многом определяются запасами влаги в почве перед посевом: коэффициент корреляции равен 0,64.

Запас!,I продуктивной влаги в почве на всех обработках вычисляли только для верхней полуметровой толщи, так как вследствие значительного засоления более глубоких слоев,

1982 г.

озимая ninei ица

Г...Ц||| Л—J., 1 по плру

" 11 1 ^г1 ш 1981 г.

___, пар

' ■' • ' ■;--

г-1

г1

-- 1980 г.

-ч томя« шпст ниа

=1-' по отмой п iiciuiiie

____

" ......"=1| 1979 г.

.. . , ■ ' отмая miifi una no пару

■.......... .J I

содержащаяся п них плага яплястся недоступной для растений.

При определении влажности устойчивого завядання растений в образцах, отобранных глубже 50 см, не было получено всходов высеваемой культуры (ячменя) в бкжсах. Хотя несомненно влага нижележащих слоев также принимает участие в создании урожая. Передвижение ее может происходить не только в жидкой форме по капиллярам и от почвенных частиц с толстой водной пленкой к частицам с более тонкой, но и в виде пара с последующей его конденсацией в верхних слоях (Роде и Смирнов, 1972).

Карбонатные солонцы имеют высокую степень засоления воднорастворимыми солями, которые визуально обнаруживаются уже на глубине 25-30 см, а максимум их скопления начинается с 40-50 см. Величина суммы солей в пахотном слое равна 0,2-0,4%, ктппу возрастает до 1-2 и более процентов в материнской породе. Тип засоления хлоридно-сульфатпый с преобладанием сульфатов натрия и кальция, затем хлоридов мапшя и натрия. Плантажная вспашка извлекает к поверхности из нижних горизонтов почти вдвое больше воднорастпоримых солей, чем глубокое безотвальное рыхление. Со временем происходит рассоление почпы, однако и через пять лет в разных слоях верхнего полуметра количество солей на плантаже в 1,2-2,5 раза превышало варианты с глубоким безотвальным рыхлением.

П связи с переносом солей из нижних горизонтов в верхние значение влажности устойчивого завядания растений в слое 0-50 см через два года после плантажной вспашки было па 10,1 мм выше, а на глубоком безотвальном рыхлении на 20,4 мм ниже, чем при обычной вспашке (100,7 мм).

Проведенные исследования показали, что наиболее активно процесс рассолонцевания карбонатных солончаковых солонцов протекал на фоне глубокого безотвального рыхления, чем плантажа. Так, за пять лет количество поглощенного натрия в слое 0-10 см на плантаже снизилось на 6,6, а поглощенною кальция упелилнлось на 15,5%, на глубоком безотвальном рыхлении соответственно на 7,9 и 15,1%. С одной стороны плантажная вспашка привнесла в верхние слои почвенные частицы, насыщенные натрием, из нижних горизонтов, поэтому и через пять лет п составе почвенного поглощающего комплекса (ППК) в слое 0-10 см натрия здесь было на 4% Польше, чем при глубоком безотвальном рыхлении (табл. 5). С другой стороны, известную роль могли сыграть и пыпесенные из нижних слоев воднорастворимые соли, содержащие натрий, которые если и не служат источником пополнения ППК натрием, то могут препятствовать реакциям обмена между натрием почвенного поглощающего комплекса и кальцием бикарбонатов и гипса почвы. Причем, наиболее интенсивно обменные процессы протекали в первые три года после проведения мелиоративных обработок, на четвертый и пятый год последействия темпы вытеснения поглощенного натрия резко снизились.

; Таблица 5

Изменение химических и физико-химических свойств карбонатных солончаковых солонцов в зависимости от обработок (за 5-летний мелиоративный период)

Инд и глубина обработки Глубина, см СаСО„ Гумус, % Сумма солен,% Обменный N3, % Р1О5, мг/кг

Обычная вспашка, 18-20 см 0-10 16,91-17,29 3,56-3,90 0,285 19,5 29,0

20-30 18,41-18,77 1,82-2,10 0,649 20,0 22,5

40-50 24,66-25,04 0,92-1,00 1,899 20,7 18,5

Плантажная вспашка, 45-50 см 0-10 17,01-17,51 1,42-1,68 0,438 16,3 28,8

20-30 16,63-18,19 1,45-1,77 0,475 12,6 22,3

40-50 21,91-23,37 1,71-2,23 0,662 12,6 25,0

Глубокое безотвальное рыхление, 45-50 см 0-10 19,31-19,53 2,75-2,95 0,172 12,3 32,8

20-30 23,82-24,42 2,05-2,31 0,244 12,6 19,5

40-50 20,14-22,64 1,04-1,18 0,541 14,9 19,5

Изменилось не только количество обменного натрия в процессе рассолонцевания карбонатных солонцов, но и соотношение между поглощенными катионами. В начале опыта при глубоком безотвальном рыхлении соотношение Ыа:\^:Са составляло 1:2,8:1,2, а через пять лет - 1:3,3:3,2. При плантажной вспашке соответственно 1:2,9:1,0 и 1:3,6:2,7, что свидетельствует о возрастании абсолютного и относительного содержания обменного кальция. Па контроле (обычная вспашка па глубину 18-20 см) что соотношение практически не изменилось 1:2,8:1,1.

Карбонатные солонцы содержат п пахотном слое 25-30 мт/кг подвижного фосфора, количество которого мало зависит от вида обработки. Лишь при глубоком безотвальном рыхлении содержание Р2О5 повысилось^ слое 0-10 см на 3,8 мг/кг, тогда как при плантажной вспашке снизилось на 0,2 мг/кг по сравнению с контролем.

При внесении фосфорных удобрений количество Р2О5 в слое 0-30 см повышается при всех видах основной подготовки почвы. Так, при обычной вспашке содержание Р2О5 возрастало в зависимости от сезона года с 22,6-26,4 до 36,9-44,8, при плантаже -- с 23,2-26,3 до 34,8-45,5 и при глубоком безотвальном рыхленин - с 22,8-28,0 до 35,0-42,9 мг/кг. Через четыре года в результате выноса с урожаем количество Р2О5 в почве уменьшилось и составило 35,0; 31,9 и 35,5 мг/кг соответственно.

Из всех изучаемых в опыте способов обработки почвы наибольший интерес представляет глубокое безотвальное рыхление на 45-50 см, обеспечивающее за ротацию севооборота при введении двух полей пара и трех полей озимой пшеницы прибавку урожая на карбонатных солонцах - 5,7 ц/га зерна высокого качества, па светло-каштановых солонцеватых почвах - 7,5 ц/га

Плантажная вспашка привела к снижению урожая на 1,4 ц/га, эффект от использования безотвального рыхления на 28-30 см был неустойчивым.

К отрицательным изменениям, обусловленным плантажной вспашкой, относится и резкая убыль гумуса (почти вдвое) в слое 0-20 см, где расположено 75-80% корневой системы

растений (Першниа и Якоплепа, 1964; Пономарева и Плотникова, 1974). Кроме того, плантаж крайне неравномерно по сравнению с глубоким безотвальным рыхлением распределяет гумус в верхнем полуметровом слое почвы, о чем свидетельствуют не только данные по его послойному содержанию, но и высокие коэффициенты вариации.

Фосфорные удобрения па карбонатных солонцах и карбонатных светло-каштановых солонцеватых почвах повышают урожай терна озимой пшеницы за ротацию севооборота на 0,9-9,9 и 1,9-9,9 ц/га соответственно (рис. 3), а также несколько улучшают качество зерна.

Карбонатные солончаковые солонцы

Р0 РЗО Р60 Р90 Р120

Доза !':()<, кг/га л.н.

Светло-каштановые солонцеватые почвы

70 60 50 40 30 20 10 0

РЗО Р60

Доза Р205, кг/га д.в.

Условные обозначения:

□ Обычная вспашка, 18-20 см РБезотвальное рыхление, 28-30 см

□ Плантажная вспашка, 45-50 см □Глубокое безотвальное рыхление, 45-50 см

С=- $

Ц <

ja!

у 4*Н к

<fct

% ' и

ы é "-Х.

Рис. 3. Влияние обработок и удобрений на урожайность озимой пшеницы за ротацию севооборота

Так, на карфнатных солонцах при обычной вспашке количество сырой клейковины от внесения Рад возрастало с 40,7 до 42,8%, глубоком безотвальном рыхлении - с 41,5 до 42,1%; на светло-каштановых почвах При обычной вспашке - с 34,4 до 35,2%.

Следует отметить, что фосфорные удобрения в наших опытах способствовали и увеличению теплоустойчивости семян: на вариантах плантажной вспашки - с 46 до 52, глубокого безотвального рыхления - с 48 до 63%, что свидетельствует об улучшении биологических и посевных качеств семян озимой пшеницы.

Самый эффективный способ повышения плодородия карбонатных солончаковых солонцов - глубокое безотвальное рыхление на 45-50 см с внесением в предпосевную культивацию фосфорных удобрений в дозе 90 кг/га д.в., что позволяет получить за ротацию пятипольного севооборота 15,6 ц/га высококачественного зерна, в котором содержится 20764 МДж обменной энергии. Коэффициент энергетической эффективности приема равен 3,3.

6. Химическая мелиорация солонцеватых слитых черноземом Центрального Предкавказья в условиях орошения

Черноземы слитые солонцеватые имеют тяжелый механический состав, который изменяется по профилю почвы от средиеглинистого в пахотном и подпахотном горизонтах, в которых содержится 55,60-55,82% физической глины и 37,24-37,79% ила до тяжелоглиннстого в иллювиальном горизонте, где количество физической глины составляет 65,91%, ила - 39,40%. В горизонте Пг и материнской породе содержание топких частиц снижается до 52,56-63,52% и 29,02-35,54% соответственно.

Объемная масса пахотного слоя при ежегодной обычной вспашке па глубину 20-22 см варьирует в среднем в пределах 1,18-1,29 г/см3, возрастая вниз по профилю до 1,58 г/см1 на глубине 90-100 см, 1,70 г/см' - 150-160 см.

В результате обработки почвы рыхлящими орудиями плотность почвы снижалась в слое 0-40 см с 1,27 г/см' на фоне обычной пепашки на 20-22 см до 1,16 на вариантах с применением стоек СибИМЗ, 1,18 - рыхлителя солонцового РС-1,5 и 1,09 г/см1 -трехъярусного плуга ПТП-3-40, собранного как рыхлитель.

Внесение фосфогипса с органическими удобрениями практически не влияло на плотность почвы, но несколько замедляло процесс ее уплотнения. Поэтому для поддержания верхнего слоя почвы в относительно рыхлом состоянии рыхление рекомендуется проводить не реже одного раза в два года.

По данным П.А. Прокопенко (1986) водопроницаемость солонцеватых слитых черноземов под действием рыхлений увеличивается в несколько раз: на фоне обработки

стойками СибИМЭ - п 8-16, РС-1,5 - 11-15, ПТН-3-40 - 7-8,5 раз. Внесение навоза совместно с фосфогипсом оказывает положительное влияние на водопроницаемость почв особенно на фоне обычной вспашки на 20-22 см, где величина водопроницаемости повышается в 6-10 раз. Применение этих веществ совместно с рыхлениями позволяет увеличить водопроницаемость солонцеватых слитых черноземов по сравнению с контролем почти в 20 раз.

Мелиоративные приемы не оказали существенного влияния на величину пенетрации (сопротивление почв расклиниванию), которая в большей мере зависела от влажности почвы: при влажности 28-36% величина показателя равнялась 0,8 кг/см2, 10-24% - возрастала до 3,33,4 кг/см2 (Прокопенко, 1986). Лишь на фоне рыхлений отмечалась тенденция к уменьшению величины пенетрации.

Наблюдался неустойчивый эффект от применения различных мелиоративных средств на содержание гумуса в солонцеватых слитых черноземах.

Чернозем!,1 слитые солонцеватые содержат незначительное количество карбонатов, недостаточное для устранения солонцеватостн. Запасы СаСОз варьируют в слое 0-40 см от 30,8 до 51,5 т/га, л слое 0-50 см - от 41,4 до 108,1 т/га. Поэтому, для вытеснения натрия из почвенного поглощающею комплекса этих почв нужно тгосить кальцийсодержащие мелиоранты, например фосфогипс.

Чернозем!,! слитые солонцеватые содержат некоторое количество воднорастворимых солей (более 0,4%) во втором полуметре от поверхности, причем книзу засоление усиливается до 0,6-0,7% (обычная вспашка на глубину 20-22 см).

Тип засоления изменяется по профилю от чаще сульфатно-хлоридного (реже хлоридно-сульфатпого) в верхних слоях почвы до хлоридно-сульфатного в средней части профиля и сульфатного в материнской породе. При внесении фосфогипса среди анионов возрастает доля Я042", тип засоления в верхних слоях становится хлоридно-сульфатным или даже сульфатным. Тип засоления средней части профиля почвы или остается по-прежнему хлоридно-сульфатным (при заметном увеличении содержания ионов БО^") или меняется на сульфатный.

В первый год после внесения 15 т/га фосфогипса в почве отмечалось некоторое увеличение содержания воднорастворимых солей. Однако, впоследствии их количество в слое 0-40 см снижалось, приближаясь к пегнпсованным вариантам. Более того, через четыре года содержание солей на всех видах обработки становится ниже, чем на контроле даже в слое 50-100 см. Эти изменения связаны с улучшением водно-физических свойств солонцеватых слитых черноземов под действием мелиоранта, в результате которого усиливается рассоление почвенного профиля (табл. 6).

Таким образом, разовое внесение фосфогипса в дозе 15 т/га не. только не представляет

опасности засоления почвы, но наоборот, способствует промыванию воднорастворимых солей в более глубокие слои и снижению степени ее засоления.

Таблица 6

Влияние мелиоративных приемов па свойства черноземов слитых солонцеватых

Глубина, см 1986 г. 1987 г. 19Я*г. 1989 г.

рН сумма солей, % Г««*!" рн сумма солей, обменный К«,'/. рН сумма солей, % обменный N8, % рП сумма солей, % обмен - Н1.П1

Обычная пепашка на глубину 20-22 см, контроль

0-10 7,3 0,039 0,5 7.2 0,046 1,4 9,4 7,7 0,059 0,8 8,5 7,7 0,047 1.7 4,5

10-20 7,5 0,036 1,0 7,2 0,047 1.9 6,6 7.8 0,072 1,0 8,5 7.6 0,053 1,6 5,5

20-30 7,5 0,040 1,0 7,3 0,067 2,5 8.5 7.8 0,074 1,1 11.1 7,71 0,071 2,2 8,4

30-40 7,6 0,074 1.4 7,8 0,1 II 2,9 5,6 7,8 0,105 1,7 11,8 7,9 0,104 4,1 13,7

40-50 7,6 0,096 1,5 7,6 0,214 2,3 17,7 7,7 0,337 1.0 15,6 7.8 0,180 2,6 22,1

50-60 - - - - - . - - - - - 7,7 0,483 2,5 31,5

90-100 - - - - - - - - - - - 7,7 0,726 2.6 34,6

Обычная пепашка на глубину 20-22 см + напоэ, 60 т/га +фосфогмлс, 15 т/га

0-10 7,1 0,250 0,1 7,3 0,057 0,2 7,9 7,7 0,032 0.3 4,3 7,5 0,052 0,3 1,6

10-20 7,1 0,310 0,1 7,2 0,067 0,3 3,9 7,7 0,066 0,1 4.3 7,3 0,036 0,3 1,8

20-30 7,6 0,090 0,3 7,6 0.106 0,3 4,9 7,6 0,054 0,2 4,3 7,5 0.101 0,1 1.5

30-40 7,8 0,096 0,3 7,6 0.113 0.3 3.9 8,0 0,071 0,2 3,9 7,6 0,090 0,2 1.6

40-50 8,0 0,076 0,7 7,8 0,104 0,5 П.1 7.9 0,087 0,3 3,9 7.7 0,103 0,5 2,7

50-60 - - - - - - - - - - - 7,8 0,094 0,8 2.8

90-100 - - - - - - - - - - - 8.1 0,160 6,8 13,2

Гмхление стойками СнбНМЭ на глубину 35 см + напщ, 60 т/га +фосфогнпс, 15 т/га

0-10 7.2 0,108 0,1 7,5 0,094 0?1 4,0 7.5 0,033 о.з 3,4 7,7 0,037 0,6 1,6

10-20 7,1 0,133 0,2 7,4 0,255 0,1 4,3 7,8 0,103 0,1 3,5 7,8 0,053 0,4 1.6

20-30 7,3 0,081 0,5 8,0 0,142 0,6 5,9 7,7 0,071 0,3 3,7 7,8 0,075 0.3 1,6

30-40 7,8 0,089 0,6 7,7 0,136 0,3 4,6 8,0 0,081 0.5 4.0 7,9 0,078 0,6 2,8

40-50 8,1 0,097 1,2 8,2 0,155 1,6 8,7 8,0 0,098 1.1 6.1 7,9 0,095 1.3 4.7

50-60 - - - - - - - - - - - 8.0 0,147 2.3 7.6

90-100 - - - - - - - - - - - 8.4 0,257 10.1 18,5

факториальная дисперсия я общей (фактор - обработка), % 5,1 0.2 56.1 46.1

Гф,„ 5.65 0.16 183,55 65.60

3.40 3.40 3,40 3.63

Факториальиая дисперсия п обшей (фактор - голы), "/а 17.4 5.2 7.7 3.8

Гф.„ 12.93 2,50 16,69 5.38

Г». 3,01 3.01 3,01 3.6.1

Варьирование количественного и качественного состава воднорастворимых солей в 1986-1989 годах связано с нх высокой подвижностью и изменениями соотношений в

процессе упаривания почвенных растворов и грунтовых вод (Базнлевич и Панкова, 1968).

Важным показателем плодородия орошаемых почв является величина соотношения

катионоп в полной пытяжке (-).

Ccf+Mg"

lía париаите со псппшкой значение этого показателя в 1986-1988 годах в слое 10-50 см находилось в пределах 1,0-2,9, а в 1989 году в слое 30-40 см равнялось 4,1, что свидетельствовало о возможности развития процесса дальнейшего осолонцевания почвы в первом случае и о неизбежности - во втором (табл. 6). При использовании рыхлящих орудий наблюдалась аналогичная ситуация: величина этого соотношения варьировала в 1986-1988 годах в верхнем полуметре, как правило в пределах 1-4 (возможно осолонцевание) за исключением некоторых слоев в отдельные годы. В 1989 году на вариантах с рыхлением стойками СибИМЭ количество натрия превышало сумму кальция и магния в водной вытяжке в слое 20-40 см в 5.2-5,4 раз, с обработкой рыхлителем солонцовым РС-1,5 в слое 30-40 см - в 4,4 раза, вспашкой плугом ПТН-3-40 в слое 40-50 см - в 8,1 раз, что характерно при осолонцевапии почв.

В иллювиальном горизонте слитых солонцеватых черноземов в 1987 году содержалось до 5,3 мг-экв (19,1%) обменного натрия, что характерно для сильносолонцеватых почв.

При вспашке без внесения мелиоранта в некоторых слоях происходило дальнейшее осолонцевание почвы: так в слое 30-40 см количество поглощенного натрия увеличилось от 1,2 мг-экв или 5,6% в 1987 году до 3,0 мг-экв или 11,8% в 1988 г. и 3,8 мг-экв или 13,7% в 1989 г. На фоне рыхлений ситуация по годам складывалась неоднозначно: наблюдалось то вытеснение натрия из почвенного поглощающего комплекса, то снова внедрение. По-видимому, направленность процесса зависела от соотношения катионов в водной вытяжке.

При внесении фосфогипса в дозе 15 т/га состап почвенного поглощающего комплекса оптимизировался на всех видах обработки, причем более интенсивно этот процесс протекал при использовании мелиоранта совместно с органическими удобрениями, особенно на фоне рыхлении^ В верхних слоях почвы содержание обменного натрия от применения мелиоранта (15 т/га) совместно с навозом (60 т/га) снизилось в 2-3 раза. Положительные изменения сохранились и на четвертый год после их внесения. При использовании фосфогипса в водной

пытяжке увеличилась доля кальция, что изменило соотношение ____в благоприятную

Ca*+Mg*

сторону (его значение стало меньше единицы), снизило угрозу современного осолонцевания почв.

Реакция водной вытяжки в перхнем полуметре почвы на всех вариантах обработки колебалась в слабощелочном интервале - 7,2-7,9, лишь в некоторых случаях в отдельные годы она была щелочной.

При внесении фосфогипса совместно с навозом наблюдалось некоторое снижение

величины рИ в верхних слоях почвы на всех пилах обработки почвы, однако впоследствии это различие сглаживалось.

В результате обработки черноземов слитых солонцеватых рыхлящими орудиями содержание.нитратного азота возросло с 11,2 (при вспашке на глубину 20-22 см) до 12,922,6 мг/кг (табл. 7). Внесение фосфогипса оказало неустойчивое действие на количество N0] в почве - привело к увеличению на 4,7-4,9 мг/кг на фоне рыхления РС-1,5 и вспашки и снижению - на 0,7-1,4 мг/кг при обработке стойками СибИМЗ и плугом ПТН-3-40.

Обеспеченность черноземов слитых солонцеватых нитратным азотом повышалась при использовании навоза (60 т/га) на фоне различных рыхлений на 3,5 (ПТП-3-40) -12,3 (РС-1,5), и вспашки - на 14,7 мг/кг.

Улучшение азотного режима солонцеватых слитых черноземов связано не только с поступлением азота с вносимыми органическими удобрениями, но и его накоплением в процессе жизнедеятельности микроорганизмов (Мкгояотопач, Л7о(оЬас|ег), активность которых возрастает при оптимизации почвенных условий.

Более значительное улучшение азотного режима почвы произошло при применении навоза совместно с фосфогнпсом - количество нитратов возросло па 7,7-22,4 мг/кг.

Таблица 7

Влияние мелиоративных приемов на содержание питательных веществ в черноземах слитых солонцеватых в слое 0-20 см, мг/кг

Орудия обработки Гл)<шна обработки, см Контроль Фосфогнпс, 15 т/га Напоз, бОт/га 1|ано1, 60 т/га+фосфо-гипс, 15 т/га

N0, р,о5 к,о N0, Р.О, к,о N0, р2о, К,О N03 Р|0, к,о

ПН-5-35 20-22 11,2 28,3 345 16,1 32,3 324 25,7 29,2 373 33,6 41,1 391

Стойки СнбИМЗ 35 20,0 23,9 366 19,3 39,0 313 26,7 33,2 406 29,3 40,8 393

РС-1,5 30 12,9 22,8 331 17,6 28,6 313 25,2 23,6 419 25,6 33,8 380

ПТН-3-40 35 22,6 22,2 335 21,2 32,3 339 26,1 29,9 475 30,3 39,4 397

Факторнальная дисперсия в общей (фактор - обработка), % 9,2 17,9 6,6

Рфп 3,91 3,29 0,77

р», 9,28 9,28 9,28

Факториапьная дисперсия я общей (фактор - навоз), % 70,5 17,7 68,4

90,30 9,69 23,86

Р„ 10,13 10,13 10,13

Факториапьная дисперсия п общей (фактор - фосфогипс), % 5,4 56,0 8,5

Рф»„ 6,93 30,82 2,96

10,13 10,13 10,13

Фосфорный режим почвы мало изменился при использовании навоза (на 0,8-0,9 мг/кг)

и заметно улучшился от внесения фосфогипса (па 4,0-10,1 мг/кг). Однако, самое заметное увеличение содержания подвижного фосфора (на 11,0-17,2 мг/кг) отмечалось при совместном внесении навоза и фосфогипса па всех видах обработки.

Количество обменного калия возросло после внесения 60 т/га навоза (28-140 мг/кг), а также 60 т/га навоза совместно с 15 т/га фосфогипса (27-62 мг/кг).

Положительные изменения, которые произошли в почве, оказали влияние и на величину урожая возделываемых культур. В зависимости от приема ежегодная прибавка урожая в течение четырех лет составляла от 1,8 до 16,4 ц/га кормовых единиц. Применение рыхлящих орудий на черноземах слитых солонцеватых позволяет повысить урожай на 4,05,1 ц/га корм. ед. (табл. 8). Однако, максимальный прирост урожая (14,2-16,1 ц/га корм, ед.) обеспечивает комплексный прием, включающий рыхление стойками СибИМЭ, рыхлителем солонцовым РС-1,5 (РСП-2.9) или плугом ПТП-3-40 (собранным как рыхлитель) с внесением 15 т/га фосфогипса совместно с 60 т/га навоза. За четыре года было получено 56,7-64,3 ц/га корм. ед. дополнительной продукции, содержащей 69741-79089 МДж обменной энергии.

Таблица 8

Среднегодовая прибавка урожая сельскохозяйственных культур в зависимости от мелиоративных приемов по сравнению с отвальной вспашкой без мелиорантов,

ц/га корм. ед.

Орудия обработки ГлуОння оПряПог-кн, см 1Сом| ра'н. Пашм, 61) т/га Фосфо-1 нме, 15 т/га 1М>, Навоз, 60 т/га+ г,о, Напоз, 60 т/гя+ фосфо-гипс, 15 т/га фосфо- П1ПС, 15 т/га + РгО, Навоз, 60 т/га+ ф/гипс, 15 т/га +Р.О,

1111-5-35 20-22 47,2 5,4 6,3 1,8 6,6 10,9 5,3 13,0

Стойки СибИМЭ 35 4,5 8,0 8,8 5,3 10,6 16,1 8,7 16,4

РС-1,5 30 5,1 10,1 9,1 6,0 11,0 14,2 9,4 16,3

ПТП-3-40 35 4,0 9,2 8,5 5,2 9,8 14,2 8,3 14,0

7. Биохимическая мелиорация черноземов слитых солонцеватых Центрального Предкавказья

Исследования, как указано выше, проводились так же на черноземах слитых солонцеватых тяжелоглинистого мелкопылевато-иловатого механического состава, содержащих в пахотном горизонте 80.44% физической глины и 40,62% ила, в иллювиальном - 83,44 н 56,77% соответственно.

Применявшийся в наших опытах лигнин - кислое (рП=2,7-3,5), легкое, сыпучее, пылевидное вещество темно-коричневого цвета, труднорастворимое в воде. В нем содержится до 70% органического вещества, 0,65% азота, 0,45% фосфора, 0,78% калия,

отсутствуют токсичные вещества, а количество тяжелых металлов не превышает предельно-допустимых значений для почвы (табл. 9).

Таблица 9

Химический состав гидролизного лигнипа Георгиевского биохимического завода (неаммонизированиого)_

рН Макроэлементы % Микроэлементы, мг/кг Тяжелые металлы, мг/кг

N Р1О5 К,О зола Мп Ъп Си Со Си Ъп N1 Сг Со Сс1 гь "К

3,5 0,65 0,45 0,78 31,7 63 5,3 1,7 0,06 96,0 52,5 16,0 не пир. 1,0 0,2 11,0 ис пир

Лигнин служит ценным источником органического вещества, способствующим повышению содержания гумуса, от которого в большой мере зависит экологическое благополучие почвы.

На следующий год после внесения лигнина и лигннно-компостов количество гумуса в пахотном слое возросло на 0,3-1,0%, что составляет 7-23% от исходного состояния, п слое 2030 см - на 0,1-1,2% или на 2-48% от первоначальной величины и т.д. В последующие годы содержание гумуса снижалось, однако оставалось на более высоком уровне, чем до внесения органики (табл. 10).

Таблица 10

Влияние лигнина и лигннно-компостов на содержание гумуса в черноземах слитых солонцеватых, %

Вариант Год ГлуОнна, см

0-20 20-30 30-40 40-50

Контроль (фосфогипс, 12 т/га) 1989* 4,3 3,6 3,3 3,0

1995 4,3 3,5 3,2 3,1

Лигнин, 60 т/га + N<00 1989 4,1 3,6 3,3 2,9

1990* 4,4 3,7 3,7 3,2

1991 4,7 4,2 3,6 3,4

1992 4,6 4,2 3,8 3,4

1994 4,4 3,9 3,6 3,3

1995 4,3 3,8 3,4 3,0

Лигнин. 90 т/га + N1200 1989 4,4 3,6 3,3 3,0

1990 5,2 4,0 4,1 3,9

1991 5,1 3,9 4,0 3,9

1992 4,7 3,8 3,6 3,1

1995 4,7 3,9 3,5 3,0

Лигнин, 60 т/га + навоз, 60 т/га + N 1989 4,1 3.4 3,1 2,8

1990 4,9 3,4 3,1 2,8

1991 4,6 3,8 3,6 3,3

1992 4,8 3,9 3,5 3,4

1994 4,8 3,6 3,4 3,4

1995 4,7 3,5 3,2 3,0

Лигнин, 90 т/га + помет, 30 т/га 1989 4,3 ' 3,5 2,8 2,4

1990 5,0 3,7 3,2 2,9

1992 4,6 3,6 2,9 2,6

1995 4,6 3,3 2,8 2,4

* 1989 г. - до внесения органических веществ; 1990 г. - первый год после внесения

органических веществ.

Эти изменения обусловлены процессами трансформации полуразложившихся органических остатков разной степени гумификации (детрита). Гумусное состояние почвы изменялось не только в верхней части профиля, куда вносились органические удобрения, но и в более глубоких слоях. Перераспределение органических веществ (удобрений, растительных остатков, детрита) происходит по довольно глубоким и часто расположенным трещинам, которые образуются при пересыхании солонцеватых слитых черноземов в процессе усадки. Причем происходит не только количественное изменение, но и качественное улучшение гумуса п результате возрастания доли гуминовых кислот и оптимизации соотношения Сгк/Сфк в почве (табл. 11).

Таблица 11

Влияние удобрений на соотношение гуминовых и фульвокислот (Сгк/Сфк) гумуса в

солонцеватых слитых черноземах (1991 г.)

Вариант Глубппа, си

0-20 20-30 30-40 40-50

Контроль (фосфогипс, 12 т/га) 1,22 1,07 1,15 1,29

Лигшш, 60 т/га + N400 2,04 1,22 1,49 1,83

Лигнин, 90 т/га + N12™ 1,65 1,51 1,59 1,50

Лигнин, 60 т/га + навоз, 60 т/га + N 1,64 1,93 1,22 1,22

Г>ги изменения связаны с увеличением численности различных групп микроорганизмов и активности ферментов полифенолоксидазы и пероксидазы, участвующих в гумусообразовашш, которые А.К. Саданов и Ж.Ш. Шарахимбаев (1989) отмечали даже при внесении лишь 30 т/га лигнина уже в конце первого вегетационного сезона.

При гипсовании (контроль) улучшился состав почвенного поглощающего комплекса п солонцовом горизонте и нижележащих слоях почвы уже в первый год после применения фосфогипса. Лигнин, внесенный по фону фосфогипса, в отдельных слоях усилил его мелиоративный эффект. При использовании этого отхода в составе компоста с птичьим пометом положительного действия на состав обменных катионов не наблюдалось, что по-видимому связано с высокой щелочностью птичьего помета.

За пятилетний мелиоративный период произошла дальнейшая оптимизация состава обменных оснований: доля натрия снизилась на гипсованном контроле в слое 0-20 см с 7,1 до 6,2%, 30-40 см-с 14,0 до 12,8, 40-50 см - с 21,5 до 15,9%.

При использовании лигнина по гипсованному фону содержание обменного натрия составляло в 1995 году в слое 0-20 см - 5,0; 20-30 см - 8,0; 30-40 см - 10,7%, что на 0,8; 2,4 и 2,1% меньше, чем при внесении лишь одного фосфогипса. Следовательно, эти положительные изменения связаны с мелиорирующим действием лигнина, содержащего серную, уксусную и муравьиную кислоты.

Черноземы слитые солонцеватые, на которых проводили исследования, не засолены в

верхнем полуметре и содержат значительное количество воднорастворимых солей с глубины 60 см: величина суммы солей в слое 60-70 см составляет 1,742, 70-80 см - 1,660, 80-90 см -

I,784, 90-100 см - 1,943%. Тип засоления верхней части профиля почвы чаще хлорндно-сульфатный, реже - сульфатный; более глубоких слоев - сульфатный. Реакция водной вытяжки 0-30 см слоя слабощелочная (рП=7,6-7,8), на глубине 40-60 см - щелочная (pl!~8,2-8,4), 60-100 см - слабощелочная (рН-7,6-7,7).

Испытываемые в опыте мелиоративные приемы не оказали заметного влияния на количественный состав воднорастворимых солей. Отмечалось лишь незначительное увеличение суммы солей в слое 0-10 см - на 0,070-0,092%, 10-20 см - на 0,024-0,048% в первый год после внесения фосфогипса. Однако через пять лет этот показатель но своему значению приблизился к контрольному.

IIa гипсованных вариантах увеличилась доля сульфатов в составе воднорастворимых солей, что привело к изменению в некоторых слоях типа засоления с хлоридно-сульфатного на сульфатный. Однако через пятилетний период в результате вымывания ионов SOj!" из верхнего полуметра тип засоления в отдельных слоях опять сменился на хлоридно-сульфатный.

Па следующий год после внесения фосфогипса наблюдалось снижение pH водной вытяжки в слое 0-20 см на гипсованном контроле с 7,6-7,7 до 7,2-7,3, а при совместном внесении лигнина (90 т/га) и фосфогипса (12 т/га) - до 7,1-7,3, хотя и по-прежнему оставалась в слабощелочном интервале. Через пять лет величина pli на вариантах мало отличалась от негипсоваппого контроля: 7,5-7,6 и 7,8.

В результате применения фосфогипса и лигнина улучшился пищевой режим солонцеватых слитых черноземов. Гипсование привело к увеличению содержания нитратного азота не только в пахотном, но и в более глубоких слоях почвы в первые три года после внесения фосфогипса. Па вариантах с липпшо-компостами существенной разницы с контролем не наблюдалось. Заметное увеличение содержания NOi в метровом слое почвы в первый год после заделки в почву, отмечалось при использовании лигнина совместно с азотными удобрениями. Прирост количества нитратов находился в прямой зависимости от дозы минерального азота. Вели па гипсованном контроле в пахотном слое содержалось

II,9мг/кг NOi, то после внесения лигнина с минеральным азотом количество нитратов возросло до 13,7 мг/кг (на варианте лигнин, 60 т/га + N^on) - 35,9 мг/кг (лигнин, 90 т/га + Ninon)- Глубже по профилю почвы разница в содержании NO) составляла 27,6-44,2 мг/кг. Однако, па второй год их количество резко снизилось (в результате расхода на разложение лигнина) и в некоторых слоях было меньше, чем на контроле.

Черноземы слитые солонцеватые среднеобеспечены подвижным фосфором (15,034

28,5 мг/кг). Фосфогипс увеличил содержание Р2О5 в пахотном слое до 29,5-34,5 мг/кг. Еще более заметно возросло количество подвижного фосфора (до 33,5-40,0 мг/кг) в первый год после применения лигнина как в чистом виде, так и совместно с азотными удобрениями по гипсованному фону. Однако, самое значительное увеличение содержания Р2О5 (до 36,556,5 мг/кг) произошло от внесения лнгиино-компостов, используемых также совместно с фосфогипсом. Через пять лет количество подвижного фосфора в почве приблизилось к первоначальному значению.

Содержание обменного калия в слое 0-20 см на негипсованном контроле составляло 379-442 мг/кг, на гипсованном 387-442, при внесении лигнина в чистом виде и с азотными удобрениями - 357-437, в составе компостов - 392-483 мг/кг.

Улучшение пищевого режима связано как с оптимизацией почвенных свойств, а следовательно и условий для жизнедеятельности микроорганизмов и процессов трансформации соединений самой почвы, так и добавочным поступлением элементов питания растений с вносимыми удобрениями и мелиорантами.

В результате применения лигнина совместно с удобрениями или в составе компостов повышается не только плодородие почвы, но и в различной степени урожайность возделываемых культур.

Внесение лигнина в чистом виде (без азотных удобрений) на соло1щеватых слитых черноземах не целесообразно, так как не обеспечивает прироста урожая возделываемых культур. Это связано с азотным голоданием растений вследствие иммобилизации азота почвы на разложение лигнина. При использовании лигнина совместно с азотными удобрениями среднегодовая величина прибавочной продукции в зависимости от доз составляет от 1,9 до 6,0 ц/га зерна. Экономически целесообразно вносить 60 т/га лигнина совместно с N400, что обеспечивает в среднем за пять лет получение 26,8 ц/га зерна ежегодно.

Величина ежегодной прибавочной продукции при применения лигнина в составе компостов с птичьим пометом равнялась 1,2-2,6 ц/га, с навозом крупного рогатого скота -0,7-3,8 ц/га.

При использовании лигнина совместно с азотными удобрениями у озимой пшеницы увеличивалась длина стебля с 98,2 см (гипсование - контроль) до 101,3 см (лигнин, 60 т/га + N40(1) и 108,8 (лигнин, 90 т/га + N^00), длина колоса с 7,3 см до 7,8 и 8,6 см соответственно, число колосков в колосе - с 13,5 до 14,4 и 15,3 шт., масса 1000 зерен - с 39,1 до 41,9 и 41,2 г. Применение лигнина с минеральным азотом способствовало возрастанию содержания белка (на 2,2%) и сырой клейковины (на 6,3-8,0%) первой группы (табл. 12).

Несмотря на довольно высокие дозы применяемых совместно с лигнином азотных удобрений, содержание нитратов в растениеводческой продукции было значительно ниже

предельно допустимых значений как в перный, так и в последующие юды. В зеленой массе гороха в первый год после внесения количество нитратов па вариантах с азотом составляло 174-302 мг/кг (ПДК=500 мг/кг), в зерне озимой пшеницы возделываемой после гороха - 145155 мг/кг (ПДК=300 мг/кг).

Таблица 12

Влияние мелиорантов и удобрений па качество зерна озимой пшеницы Степная 7

Вариант Содержание белка, % Содержание сырой клейковины, % Качество клейковины

Показатель ИДК Группа

Контроль без гипсования 11,2 16,5 60 1

Контроль (фосфогипс, 12 т/га) 11,7 19,3 58 1

Лигнин, бОт/га 12,2 19,4 45 1

Лигнин, 60 т/га + N400 13,9 25,6 62 1

Лигнин, 90 т/га 11,1 17,6 47 1

Лигнин, 90 т/га + Ыцоо 13,9 27,3 67 1

Лигнин, 30 т/га+навоз, 45 т/гаЖ 11,5 17,1 57 1

Таким образом, рациональное использование лигнина позволяет не только повысить плодородие солонцеватых слитых черноземов и урожайность возделываемых культур при хорошем качестве получаемой продукции, но и решить проблему экологически безопасной утилизации отходов гидролизной промышленности.

Однако, вследствие высоких энергетических затрат на применение азотных удобрений (1 кг мочевины в физическом весе = 39,93 МДж) все варианты, в которых они были использованы, оказались экономически не эффективными за исключением варианта лигиин, 60 т/га + N400- Здесь было получено 38998 МДж/га обменной энергии при коэффициенте энергетической эффективности равном 1,1.

8. Мелиорация солонцеватых слитых черноземов Центрального Предкавказья с использованием биогумуса, полученного из различных

субстратов

Исследования, проведенные • в вегетационных сосудах, показали высокую эффективность лнгшшового биогумуса при выращивании рассады томатов. Установлено оптимальное соотношение биогумуса и почвы для приготовления субстрата: 30 и 70% (по весу). Растения, выращенные па такой смесп компонентов, были более развитыми и мощными: имели массу, более чем в пять раз превышающую контрольный вариант. Положительный эффект получен и при использовании субстрата, в котором содержалось 10 и 50% биогумуса. При этом оказалось экономичнее использовать смеси, в которых доля биогумуса составляет от 10 до 30%.

В двух полевых экспериментах, проведенных на солонцеватых слитых черноземах глинистого механического состава, изучена эффективность биогумуса, полученного из

лигнина и навоза, в сравнении с аммонизированным лигнином и простым лигнином, используемым совместно с азотными удобрениями.

Применяемые в опыте органические удобрения экодогически безопасны, так как содержащиеся в них химические элементы не превышают предельно-допустимых значений даже для почвы (табл. 13).

П краткосрочном опыте установлено положительное действие аммонизированного лигнина, внесенного в паровое поле, на состав почвенного поглощающего комплекса, гумусное состояние и пищевой режим почвы, а также урожайность озимой пшеницы, которая в зависимости от дозы (60 и 90 т/га) возросла на 5,5-6,1 ц/га, что составило 29,3-32,4% к контролю.

Таблица 13

Химический состав аммонизированного лигнина и биогумуса

рН Макроэлементы, % Микроэлементы, мг/кг Тяжелые металлы, мг/кг

N |Р,0, |к,0 |зола Мп I 7.п I Си I Со Си I 7л I № 1 Сг I С<! I РЬ I Щ |А>

Аммонтированный лигнин

5,6 | 1,54 | 1,71 | 3,28 |34,35 | 156 | 11,8 |о,Ю | 0,05 | 25,3 | 17,0 | 7,0 | 6,0 | 0,3 | 7,0 | отс. |сггс.

Биогумус навозный

7,6 j 0,81 10,93 I 1,09 ¡77,171 156 | 17,8 10,22 | 0,05 | 10,0 152,0 16,5 8,0 0,7 12,0 отс. отс.

Пногумус .шппшрпыи

7,2 | 1,34 | 1,55 j 0,74 ¡58,28 [ 222 |31,0 | 0,20 | 0,05 | 17,0 |31,0 | 2,9 10,5 | 0,9 114,5 | отс. (отс.

ПДК в почве

1500 23,0 3,0 1юп05 1*1|т*-50 40 150 Jioii+20 2,1 2,0

Существенное влияние на почвенные процессы и величину урожая озимой пшеницы оказал микрорельеф. Так, при использовании высоких доз лигнинового и навозного биогумуса (30 т/га) содержание гумуса в мнкрозападинах возросло на 0,99 и 0,93% в то время как за их пределами - лишь на 0,54%. Вследствие лучшей влагообеспеченности в пониженных элементах рельефа сложились более благоприятные условия для процессов гумификации, поэтому даже при внесении небольшой дозы органического вещества (6 т/га лигнинового биогумуса) содержание гумуса увеличивалось на 0,86%, что на 0,32% больше, чем при внесении 30 т/га этого же биогумуса вне западин. В микрозападинах отмечалось и более высокое количество подвижного фосфора, что по-вндимому связано не только с его дополнительным поступлением с органическими удобрениями, но и из резервных групп фосфатов почвы, которые в более благоприятных условиях увлажнения переходят в доступную форму.

В мнкрозападинах за счет лучшей влагообеспеченности и более благоприятного

пищевого режиму урожай озимой пшеницы был на 2,7-5,4 ц/га выше, чем вне понижений.

Эффективность двух изучаемых в опыте видов биогумуса (навозного и лигнипового) незначительно отличалась друг от друга. Разница в приросте урожая между одинаковыми дозами разных видов биогумуса составляла лишь 1,8-2,1 ц/га, т.е. находилась п пределах ошибки опыта (2,2 ц/га).

По втором опыте проводилась сравнительная оценка эффективности различных доз биогумуса, приготовленного из лигнина и навоза крупного рогатого скота, а также гидролизного лигнина, применяемого совместно с различными дозами азотных удобрений.

В солонцеватых слитых черноземах в верхнем полуметре содержится незначительное количество общих и активных карбонатов (1,6-3,1 и 0,5-1,0%), что требует внесения мелиорантов для обеспечения коренного изменения плодородия этих почв.

Максимум тонких фракций (ил, физическая глина и мелкая пыль) сосредоточен па глубине 20-40 см: 61,9-62,9; 85,4-86,0 и 16,3-16,9% соответственно; количество обменного натрия увеличивается от 9,5-10,4% в слое 0-10 см до 18,9-21,5% на глубине 40-50 см.

В результате применения лигнина совместно с азотными удобрениями или биогумусом на фоне гипсования возросло содержание гумуса не только в пахотном, но и более глубоких слоях, куда органика попадает по трещинам, образующимся в результате сильной усадки почвы; на второй год после внесения этих веществ количество гумуса в слое 0-20 см превышало исходные значения на 0,77-0,82 и 0,55-0,57% соответственно. Менее значительный прирост гумуса в слое 0-^0 см отмечался от внесения биогумуса: липшнового - 0,22-0,28%, навозного - 0,10-0,36%. Существенных различий между вариантами с различными дозами биогумуса не обнаружено. Гумусное состояние почвы от применения азотных удобрений (Кбо-Ы4то) практически не изменилось.

Без гипсования количество гумуса в слое 0-20 см при внесении чистого лигнина возросло на 0,52%, при использовании лигнина совместно с лигннновым и навозным биогумусом - на 0,34-0,52%. 1

На третий год после внесения органики гумусное состояние почвы выгодно отличалось от исходного состояния как па гипсованном фоне, так и без гипсования несмотря на некоторое снижение содержания гумуса в отдельных слоях почвы вследствие трансформации органических соединений.

Лигнин оказал слабое мелиорирующее действие па солонцеватые слитые черноземы в чистом виде и внесенный по гипсованному фону, усилил мелиоративный эффект фосфогнпса за трехлетний период. В первом случае содержание обменного натрия снизилось в слое 010 см с 9,5 до 6,1%, во втором - до 4,4% в то время как от одного гипсования - до 5,3%.

Биогумус также несколько усилил мелиоративные процессы, протекающие под

действием фосфогнпса: количестпо обменного натрия в слое 0-10 см снизилось за этот период до 4,8% (что на 1,0 мг-зкв меньше, чем при использовании одного фосфогипса). Биогумус оказывает косвенное влияние на процессы рассолонневання благодаря растворению карбонатной пленки, обволакивающей частицы внесенного фосфогипса, в то время как лигнин - не только косвенное, но и прямое - благодаря вступлению в обменные реакции содержащихся в лигнине остатков кислот. Таким образом, липши может бьпъ использован на слабо- и среднесолнцеватых почвах как мелиорант и органическое удобрение.

Фосфогипс и лигнин несколько снижают величину рН в верхнем полуметре солонцеватых слитых черноземов с 7,8-8,4 до 7,5-8,0 и 7,6-8,1 соответственно, однако эти изменения кратковремениы.

Заметное увеличение содержания нитратов в почве наблюдалось при использовании высоких доз азотных удобрений (N400) на следующий год после внесения: в слое 0-20 тем - с 13,5 до 28,3; 0-50 см - с 9,9 до 40,3 мг/кг. При применении N400 совместно с лигнином изменения были незначительными, что связано с вовлечением азота в процессы разложения отходов и растительных остатков.

На делянках с биогумусом количество нитратов возросло в слое почвы 0-20 см лишь на 0,4-13,5 мг/кг. Внесение лппшна как п чистом виде, так и совместно с азотными удобрениями (N«1) или биогумусом без гипсования приводит к снижению содержания нитратного азота в пахотном слое на 2,0-9,0 мг/кг.

Па второй год последействия количество нитратов в слое 0-50 см было ниже, чем до внесения на всех вариантах опыта в связи с выносом урожаем возделываемых культур.

В результате применения фосфогипса и органических удобрений наблюдалось, как правило, увеличение содержания в почве подвижных фосфатов с 20,0-30,5 (до внесения, 1996 г.) до 22,0-44,5 (1997 г.), 30,7-46,0 (1998 г.),>29,0-42,0 мг/кг (1999 г.) и обменного калия: с 387-487 (1996 г.) до 420-509 (1997 г.), 431-540 (1998 г.) и 430-530 мг/кг (1999 г.). Это связано с поступлением п почву этих элементов с вносимыми веществами, а также трансформацией соединений фосфора и калия самой почвы в результате оптимизации почвенных условии.

В среднем за зри года максимальный прирост величины урожая зерновых культур по ' гипсованному фону 6,4-11,3 ц/га обеспечило использование лигнина совместно с азотными удобрениями, с ростом доз которых увеличивались и размеры дополнительной продукции. От внесения лигнина вместе с лигиииопым или навозным биогумусом для компенсации недостатка азота, прибавка урожая составила лишь 2,3-3,1 ц/га.

Использование лигнинопого биогумуса в дозах от 5 до 30 т/га позволяет получать ежегодно дополнительно от 3,8 до 6,7 ц/га, навозного биогумуса от 5 до 20 т/га - 3,2-4,5 ц/га.

Величина прибавочной продукции при применении лигнина совместно с N<¡0 без

гипсования равнялась 4,3 ц/га.

Липши, внесенный совместно с азотными удобрениями по гипсованному фону, способствовал увеличению натуры зерна озимой пшеницы на 6-14 г/л, массы 1000 зерен - на 5,4-5,7 г, содержания сырой клейковины - с 18,8 до 25,6 (Ым) и 32,4% (N4(10)- При использовании лигнина совместно с биогумусом натура зерна повышалась лишь на 1-2 г, масса 1000 зерен - 1,6-2,1 г, количество сырой клейковины - до 20,4-21,9%.

От липшнового биогумуса в зависимости от дозы натура зерна возрастала на 5-19 г/л, масса 1000 зерен - 2,6-3,8 г, содержание сырой клейковины — до 21,0-24,9%; навозного биогумуса - 11-20 г/л, 0,4-1,5 г и до 19,6-22,1% соответственно. Вез гипсования внесение 60 т/га лигнина совместно с N<,0 привело к увеличению натуры зерна озимой пшеницы на Юг/л, массы 1000 зерен - 3,3 г, количества сырой клейковины - с 18,3 (па контроле) до 23,5%.

При общем сравнительно благополучном фитосанитарном состоянии посепов озимой пшеницы в 1997 году на солонцеватых слитых черноземах (при позднем сроке сева осенью 1996 года) прослеживалось некоторое положительное влияние малых доз биогумуса (особенно 5 т/га) и азотных удобрений, в чистом виде и внесенных совместно с лигнином, по гипсованному фону на устойчивость растений к поражению ржавчиной и корневой гнилью в течение всей вегетации растений и септориозом на ранних этапах развития (кущение -трубкование). Па вариантах с биогумусом па всех этапах органогенеза отсутствовали растения, поврежденные мучнистой ро^ой.

Применение лигннна с атгпымн удобрениями по гипсованному фону позволяет получить от 25555 МДж/га (Мт) до 45387 МДж/га (N40(1) обменной энергии в дополнительной продукции при коэффициентах энергетической эффективности 4,1-1,3, убывающих с возрастанием доз азота.

Внесение различных доз липшнового биогумуса обеспечивает получение 17170 -26753 МДж/га, навозного - 12778-18^35 МДж/га обменной энергии.

Таким образом, биогумус и особенно лигнин, применяемый совместно с азотными удобрениями, положительно воздействуют па плодородие солонцеватых слитых черноземов, величину урожая и его качество, а также в некоторой степени на фитосанитарное состояние посевов озимой пшеницы. Выбор варианта для внедрения в производство будет зависеть от задач и возможностей хозяйства (получение максимальной прибавки урожая или организация производства с минимальными энергетическими затратами и максимальной окупаемостью обменной энергией единицы затраченной энергии).

Выводы

1. Установлены изменения физических, химических и физико-химических свойств типичных каштановых средних солончаковатых солонцов в результате глубоких обработок и предложен рациональный способ их мелиорации, заключающийся в применении трехъярусной или плантажной вспашки с использованием удобрительных средств.

2. Под действием плантажной и трехт.ярусной обработки на глубину 45-50 см происходит оптимизация спонств перхнего полуметра типичных каштановых средних солончаковатых солонцов: снижение плотности с 1,56 до 1,32-1,38 г/см3, влажности устойчивого завядания растений с 88,0 до 68,7-69,6 мм, доли обменного натрия с 13,120,0 до 5,2-7,2% от емкости обмена, что обеспечивает повышение урожайности возделываемых культу р на 2,7 и 3,8 ц/га условного зерна.

3. Важную роль в повышении продуктивности типичных каштановых средних солончаковатых солонцов с низким содержанием подвижного фосфора (14,6 мг/кг) играют фосфорные удобрения. Максимальная прибавка урожая зерна достигает 8,58,6 ц/га при внесении Р120 па фоне плантажной и трехъярусной вспашки.

4. Трехъярусная и плантажная вспашки способствуют увеличению продуктивности не только типичных каштанов!,|х солонцов, но и залегающих в комплексе с ннми каштановых солонцеватых почв: величина урожайности возделываемых культур возрастает на 3,1 и 3,9 ц/га условного зерна. На фоне глубоких обработок с внесением Р120 прибавка урожая составляет 13,4-13,5 ц/га.

5. Па почвенных комплексах с типичными каштановыми солонцами формируется высококачественное зерно, ценность которого мало зависит от вида обработки. Фосфорит,те удобрения повышают урожай озимой пшеницы, но снижают его качество: содержание сырой клейковины первой группы уменьшается на солонцах - с 40,0-41,9 до 31,6-36,4%, на каштановых солонцеватых почвах -с 37,0-41,2 до 31,2-36,7%.

6. Впервые в Восточном Предкавказье выделены карбонатные солонцы на уровне рода и определены их генетические особенности:

- высокое содержание карбонатов (до 17% СаСО]) в слое 0-10 см;

- отсутствие резкой дифференциации профиля на генетические горизонты, что обусловлено наличием значительного количества углесолей (до 1350 т/га в верхнем полуметровом слое);

- насыщенность почвенного поглощающего комплекса натрием (19-22%);

- близкое залегание к поверхности воднорастворимых солей с преобладанием сернокислого натрия;

- дифференцированное распределение илистых частиц по профилю с максимумом в иллювиальном горизонте.

7. Разработаны приемы коренной мелиорации карбонатных солончаковых солонцов, включающие глубокое безотвальное рыхление на 45-50 см с внесением в предпосевную культивацию 90 кг/га д.п. Р2О5', что позволяет получить за ротацию севооборота пар -озимая пшеница - озимая пшеница - пар - озимая пшеница 15,6 ц/га высококачественного зерна с содержанием сырой клейковины 42,1-44,0% первой группы.

8. Глубокое безотвальное рыхление карбонатных солонцов снижает плотность верхнего полуметра с 1,34-1,38 до 1,21-1,24 г/смЗ, увеличивает запасы продуктивном влаги в 1,5-2,0 раза, оптимизирует состав почвенного поглощающего комплекса: содержание обменного натрия уменьшается в слое 0-10 см - с 20,2 до 12,3%, 20-30 см - с 19,0 до 12,6%, 40-50 см -с 21,7 до 14,9%.

9. Плантажная вспашка на карбонатных солончаковых солонцах без внесения удобрений не приносит положительных результатов и экономически не эффективна, так как требует больших затрат.

10. Фосфорные удобрения на карбонатных солончаковых солонцах, содержащих 25-30 мг/кг подвижного фосфора, обеспечивают увеличение урожая зерна озимой пшеницы (па 0,99,9 ц/га) и повышение его качества (содержание клейковины первой группы возрастает с 40,7-41,8 до 42,1-44,0%).

11. Орошаемые черноземы слитые солонцеватые характеризуются неблагоприятным соотношением катионов в водной вытяжке: —————1 -4, что свидетельствует о

возможности их дальнейшего осолонцевания, деградации в солонцы; глинистым механическим составом (в пахотном и подпахотном горизонтах содержится свыше 55% физической глины), низкой водопроницаемостью, наличием в почвенном поглощающем комплексе натрия (от 4,5% в слое 0-10 см до 22,1% на глубине 40-50 см).

12. Самый результативный прием повышения плодородия орошаемых черноземов слитых солонцеватых - комплексный, включающий внесение 15 т/га фосфогипса совместно с 60 т/га навоза на фоне рыхления стойками СибИМЗ. Он обеспечипает улучшение

соотношения ---п слое 0-40 см до 0,1-0,6, снижение доли обменного натрия в

Са1'

верхнем полуметре до 1,6-4,7% от емкости обмена, увеличение водопроницаемости почвы почти в 20 раз, а также получение в сумме за четыре года 64,3 ц/га к.е. дополнительной продукции, содержащей 79089 МДж/га обменной энергии, при коэффициенте энергетической эффективности равном 16,2. Периодичность рыхления - один раз в два года.

13. Лигнин - отход гидролизной промышленности совмещает в себе свойства слабого мелиоранта, содержащего остатки серной, уксусной и муравьиной кислот, и органического удобрения, а также служит субстратом для приготовления ценного экологически чистого органического удобрения - биогумуса, по своим свойствам не уступающего биогумусу из традиционного субстрата (навоза).

14. П результате применения лигнина на неорошаемых черноземах слитых солонцеватых, содержащих в пахотном слое свыше 80% физической глины, повышается содержание гул) ус а (на 0,8-48,0% от исходного состояния), улучшается его качество: величина Сгк/Сфк возрастает в зависимости от способа использования лигнина в слое 0-20 см с 1,22 до 1,64-2,04, 20-30 см - с 1,07 до 1,22-1,93, 30-40 см - с 1,15 до 1,22-1,59, снижается доля обменного натрия па глубине 0-10 см с 9,5 до 6,1, 10-20 см - с 9,5 до 7,5, 20-30 см -с 15,7 до 12,6%.

15. Максимальный ежегодный прирост урожая до 11,4 ц/га условного зерна обеспечивает применение 60 т/га лшпппа с N400. При внесении более низких доз азота — N200 и N¿0 величина прибавочной продукции снижается до 8,7 и 6,4 ц/га, а содержание клейковины в зерне озимой пшеницы с 32,4 до 30,6 и 25,6% соответственно. При этом коэффициент энергетической эффективности повышается с 1,3 до 1,9 и 4,1. Таким образом, выбор дозы азотных удобрений для применения с лигнином зависит от целей и экономических возможностей конкретного хозяйства.

16. При использовании лшнина с азотными удобрениями по сравнению с контролем улучшаются физические и химические качества зерна озимой пшеницы: натура зерна увеличивается на 6-14 г/л, масса 1000 зерен - на 5,4-5,7 г, содержание сырой клейковины - на 6,8-13,6% в зависимости от дозы минерального азота.

17. При внесении лигнина в составе компостов с птичьим пометом на неорошаемых черноземах слитых солонцеватых ежегодная прибавка урожая не превышает 1,2-2,6 ц/га условного зерна в зависимости от соотношения компонентов. Однако биоэнергетическая эффективность этого приема достаточно высокая - 2,2-6,6.

18. Биогумус в дрзах от 5 до 30 т/га положительно влияет па свойства черноземов слитых солонцеватых (возрастает количество гумуса в пахотном слое па 0,10-0,36%, несколько активизируется мелиоративный процесс), величину урожая (количество прибавочной продукции составляет 3,2-6,7 ц/га) и качество зерна озимой пшеницы (натура зерна увеличивайся на 5-20 г/л, масса 1000 зерен - на 0,4-3,8 г, содержание сырой клейковины на 0,8-6,1%). Коэффициент энергетической эффективности приема, снижаясь с ростом доз биогумуса, составляет 50,3-13,1 (при производстве биогумуса в хозяйстве).

19. Мелиоративные приемы способствуют повышению продуктивности солонцовых почв и их экологического благополучия, улучшению качества растениеводческой продукции и оздоровлению окружающей среды в регионе.

Предложения производству

1. Для повышения плодородия типичных каштановых средних солон чаковатых солонцов с низкой обеспеченностью подвижным фосфором следует применять плантажную или трехъярусную вспашку с внесением Рцо. что обеспечивает среднегодовой прирост урожая зерна около 8,5 ц/га.

2. На карбонатных солончаковых солонцах, среднеобеспеченных подвижным фосфором, необходимо проводить глубокое безотвальное рыхление на 45-50 см с использованием Роо, что позволяет получить дополнительно за ротацию пятипольного севооборота при введении двух полей пара и трех полей озимой пшеницы 15,6 ц/га высококачественного зерна с содержанием сырой клейковины 42,1-44,0% первой группы.

3. Самый результативный прием увеличения продуктивности орошаемых черноземов слитых солонцеватых — комплексный, включающий внесение 15 т/га фосфогипса совместно с 60 т/га навоза в сочетании с проведением рыхления стойками СибИМЗ на глубину 35 см. Ежегодная величина прибавки урожая превышает 16,0 ц/га к. ед.

4. Лигнин - отход гидролизной промышленности можно успешно применять в качестве органического удобрения и слабого мелиоранта на черноземах слитых солонцеватых, а также как сырье для производства биогумуса.

5. На неорошаемых черноземах слитых солонцеватых максимальный среднегодовой прирост урожая до 11,4 ц/га условного зерна обеспечивает внесение 60 т/га лигнина совместно с N400- С учетом экономической целесообразности могут использоваться и более низкие дозы (N2110, N«1), обеспечивающие 8,7-6,4 ц/га прибавочной продукции.

6. При наличии в хозяйстве птичьего помета можно применять липши для приготовления

компостов: липши, 60 т/га + помет, 60 т/га или лигтшн, 90 т/га + помет, 30 т/га. Величина ежегодного прироста урожая составляет 2,6 п/га условного зерна.

7. Использование биогумуса, приготовленного из лигнина или навоза, на черноземах слитых солонцеватых в дозах от 5 до 30 т/га позволяет получать дополнительно от 3,2 до 6,7 ц/га условного зерна.

Список опубликованных работ по теме диссертации:

1. Годунова F..H. Некоторые свойства солонцов крайне засушливой зоны Ставрополья в связи с их мелиорацией //Пути рационального использования и повышения плодородия солонцовых почв СССР: Тез. докл. коорд. совещ. - М., 1979. - С. 121.

2. Петров Л.II., Годунова Н.И. Некоторые особенности генезиса и свойств солонцов Кумского почвепно-мелиоративного района //Использование земельных ресурсов и пути повышения плодородия почв: Тр. - Вып. 42 /СПИИСХ. - Ставрополь, 1979. - С. 20-26.

3. Годунова H.H. Изменение свойств карбонатных солонцов и урожайности озимой пшеницы под действием разноглубинных обработок //Теоретические основы и опыт мелиоративной обработки и химической мелиорации солонцовых почв: Тез. докл. Всесоюз. научн.-техп. совещ. - Целиноград, 1980. - С. 45-47.

4. Годунова Н.И. Озимая пшеница на засоленных карбонатных почвах крайне засушливой зоны Ставрополья //Озимая пшеница на Ставрополье: Тр. /СНИИСХ. - Ставрополь, 1981. -С. 14-18.

5. Беликова C.B., Попов В.Ф., Годунова П.И. Оценка эффективности мелиоративных приемов на солонцах по биологическим особенностям семян озимой пшеницы //Новые методы исследования почв солонцовых комплексов. — М., 1982. — С. 90-93.

6. Годунова Н И. Происхождение карбонатов и Vx роль в процессе мелиорации карбонатных солонцов //Основные пути повышения плодородия почв Ставрополья: Тр. /СНИИСХ. -Ставрополь, 1982. - С. 97-101.

7. Петроп J1.H., Беликова C.B., Годунова Е.И. Состояние и проблемы мелиоративного освоения солонцовых почв Ставрополья //Тез. докл. юбилейной научно-практической конференции, посвященной 50-летию Ставропольского НИИСХ. - Ставрополь, 1982. -С. 255-257.

8. [Пахбазов Г).Д., Беликова C.B., Петров Л.II., Годунова П.И. Мелиоративное улучшение солонцовых почв //Сельские зори. - 1983. - № 2. - С. 23-24.

9. Годунова Г..И. Роль разноглубинных обработок л процессе мелиорации карбонатных солонцов //Научные оспопы обработки почв па Ставрополье: Тр. /СНИИСХ. -Ставрополь, 1983. С. 128-132.

10. Куприченков fvlT., Петров Л.Н., Годунова Е.И. Почвы Ставропольского края //Системы земледелия Ставропольского края /СНИИСХ. - Ставрополь, 1983. - С. 64-68.

11. Петров Л.Н., Беликова C.B., Годунова Е.И. Мелиорация солонцов в Ставрополье //Земледелие. - 1984. - № 12. - С. 39-40,12. Ахтырцев Б.П., Годунова Е.И. Мелиорация солонцов карбонатных //Тез. докл. VII

делегатского съезда Всесоюзного общества почвоведов. - Т. 5. - Ташкент, 1985. - С. 3.

13. Годунова Е.И. Фосфорные удобрения и урожай па карбонатных солончаковых солонцах Ставрополья //Земельные ресурсы Ставропольского края и приемы повышения производительности почв: Тр. /СНИИСХ. - Ставрополь, 1985. - С. 67-74.

14. Годунова Е.И. Пути повышения продуктивности солонцов засушливой зоны Ставрополья //Пути повышения продуктивности солонцовых земель: Тез. докл. Всесоюз. науч.-тех. совещ.- Новосибирск, 1986.- С. 79-80. •

15. Петров Л.Н., Беликова C.B., Годунова Е.И., Зимовец Б.А., Подколзш: А.И., Бурлай A.B. Руководство по составлению проектпо-сметной документации по мелиорации и разработке систем земледелия на солонцовых почвах Ставропольского края. -Ставрополь, 1988. -60 с.

16. Годунова Е.И. Влияние мелиоративных обработок и фосфорных удобрений па плодородие солонцов каштановой зоны Ставрополья //Плодородие почв Ставрополья и приемы его повышения: Тр. /СНИИСХ. - Ставрополь, 1988. - С. 86-95.

17. Прокопенко П.А., Годунова Е.И. Изменение водно-физических свойств черноземов слитых солонцеватых в начальный период мелиорации //Плодородие почв Ставрополья и приемы его повышения: Тр. /СПИИСХ. - Ставрополь, 1988. - С. 96-101.

18. Беликова C.B., Годунова Е.И., Куприченков М.Т., Петров Л.П., Плясов Б.П. Мероприятия по повышению плодородия почвы //Рекомендации по системам ведения сельского хозяйства Ставропольского края. Ч. 2. - Система земледелия /С11ИИСХ. - M. - 1988. - С. 14-21.

19. .Петров Л.П., Годунова Е.И., Шевякина A.B. Методы улучшения солонцовых почв //Земледелие. - 1988. - № 11. - С. 53-54.

20. Прокопенко П.А., Годунова Е.И., Хнтров П.Б., Чаплыгин П.П., Халметова С.И. Мелиоративные особенности черноземов слитых солонцеватых в связи с орошением //Вопросы мелиорации орошаемых земель. - Новочеркасск. - 1989. - С. 78-86.

21. Годунова Е.И., Петров Л.Н. Приемы мелиоративного улучшения солонцовых почв: Рекомендации по восстановлению производительности орошаемых черноземов слитых солонцеватых. -Стапрополь, 1989. — 33 с.

22. Панов Н.П., Петров Л.II., Годунова Е.И. Солонцовые почвы Центрального и Восточного

Предкавказья и метод!,! их улучшения //Достижения науки и техники АПК. - 1989. - № 5. -С. 12-14.

23. Годунова Е.И., Петров Л.П. Как повысить продуктивность полей, испорченных орошением //Земледелие. - 1989. - № 9. - С. 46-47.

24. Кемаев В.И., Петров JI.11., Годунова П..И. Мелиорация черноземных солонцеватых почв. -Инф. листок № 531 -89. - Ставрополь: I (I ITH, 1989. - 4 с.

25. Кочкоиа А.Г., Годунова F..II., Шевякнпа А.П. Отходы промышленности - лекарство для неблагополучных полей //Гидролизная и лесохимическая промышленность. - 1991. - № 6. -С. 21-22.

26. Годунова Г.И. Особенности возделывания озимой пшеницы на солонцах засушливой зоны Ставрополья //Физиология озимой пшеницы при интенсивной технологии возделывания: Тр. /СНИИСХ. - Ставрополь, 1992. - С. 122-128.

27. Петров Л.П., Годунова Р..И., Паранннк A.A., Шевякина A.B., Шаповалов А.Д. Экологические аспект!.! мелиорации солонцовых почв //Вопросы экологии в системе земледелия: Тр./СП'ЛИСХ. - Ставрополь, 1993.-С. 172-185.

28. Годунова H.H., Шевякина A.B. Пути использования лигнина - отхода биохимической промышленности в сельском хозяйстве //Современные проблемы экологии и природопользования па Ставрополье: Материалы научно-практической конференции. 2829 октября 1993 года. Ставрополь, 1993.-С. 19-20.

29. Петров Л.П., Годунова F..H., Шевякина A.B. Использование лигнина в степном земледелии //Земледелие. - 1995. - № 2. - С. 37-38.

30. Петров Л.П., Годунова П.И., Шевякина A.B. Липши повышает плодородие солонцовых почв //Вестник РАСХИ. - 1996. -№ 2. - С. 60-61.

31. Годунова Г.П., Шевякина A.B. Способы использования лигнина для повышения плодородия солонцовых почв //Тез. докл. II съезда общества почвоведов. - Санкт-Петербург, 1996.-С. 269-270.

32. Годунова F..II. Способ получения биогумуса. - Патент на изобретение № 2094413 от 27.10.97 г.

33. Годунова Г.П., Беликова С В., Шевякина A.B. Влияние промышленных отходов на урожаи и качество возделываемых культур //Пути повышения качества зерна сельскохозяйственных культур: Тр. /СПИИСХ. -Стапрополь, 1999. -С. 88-91.

Информация о работе

Годунова, Евгения Ивановна
доктора сельскохозяйственных наук
Ставрополь, 2000
ВАК 06.01.01

Автореферат

Похожие работы