Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Применение конверторного высокофосфатного шлака на дерново-подзолистых почвах и его влияние на поведенение тяжелых металлов

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Применение конверторного высокофосфатного шлака на дерново-подзолистых почвах и его влияние на поведенение тяжелых металлов"

л*

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

На правах рукописи УДК 633.11 -.631.816+631.83+631.84+631.85

АНДРИАМАЛАЗА САХУНДРА

ПРИМЕНЕНИЕ КОНВЕРТОРНОГО ВЫСОКОФОСФАТНОГО ШЛАКА НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПО(ЧВАХ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ПОВЕДЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

(Специальность 06.01.04 — агрохимия)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА 1993

Диссертационная работа выполнена на кафедре агрономической и биологической химии Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Научные руководители: доктор биологических наук, академик Б. А. Ягодин; кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Н. В. Решетникова.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук И. А. Шильников; кандидат сельскохозяйственных наук Н. А. Кобзаренко.

Ведущее предприятие — Центральный институт агрохимического обслуживания сельского хозяйства (ЦИНАО).

Защита диссертации состоится « Т » . ....

1993 года в час. на заседании специализированного сове-

та К 120.35.01 в Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва И-550, ул. Тимирязевская, 49. Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан « »........ 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат биологических наук

м в-Вильямс

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АШйДЬШУиж^ХаШ. Значимость исследуемой нами теми определяется, о одной отороны, существующим дефицитом извести и фосфорных удобрений в земледелия больииногва стран (в т.ч. Республики Мадагаскара), о другой стороны, огромными запасами кальций-фосфорсодержащих отходов металлургической промышленности - шлаков.

В наотоящее время возрастают масштабы сельскохозяйственного использования различных металлургических шлаков: мартеновских, конверторных, алектросталеллавильных, ферросплавных. К наиболее перспективном следует отнэоти вноокофоофатные конверторные шлаки (БФШ), которые, уотраняя повышенную почвенную кислотность как из-

7

веогковый материал, могут способствовать мобилизации почвенных фоофатов и одновременно значительно обогащать почву подвижными фордами (Босфора. Гарантию безопасного использования шлаков в сельском хозяйогве может дать только комплексный подход к их изучения в системе "почва-растение" о учетом содержания в шлаках не только необходимых сельскохозяйственным культурам элементов питания, но я тяжелых металлов. Вопросы известкования кислых почв вноокофос-фатянми шлаками в агрохимической литературе практически недостаточно, освещены.

Цвдь исследований. Основная задача наших исследований состояла: - в определении возможности применения на дерново-подзолистых почвах нового образца ¿экспериментального ВФШ в качества известкового фосфорсодержащего удобрения, исключающего внесение фосфорных минеральных удобрений;

- в сравнении эффективности действия л последействия ВФШ о другими видами металлургичэских шлаков, известью и различными

■ фосфорными удобрениями;

- в установлении с природоохранных позиций степени влияния

тяжелых ыеталлов шпаков на почву и опытные растения.

В работе рассматривались о падающие конкретные вопросы:

1) изменение агрохиывческой характеристика деряово-подзоли-стой пот вы при одноразовом выв сета извести и шлаков;

2) действие и последействие отходов металлургической промышленности на урожай оггетних культур;

3) использование фоофора раогениями при нейтрализации почвенной кислотности шлаками;

4) изменение фракционного ооотава почвенных фоофатов дерново-подзолистой почвы в результате взаимодейотвия о ней шлаков;

5) агроэкологическая оценка использования отходов металлургической промышленности при известковании дерново-подзолиотнх почв.

йаучдад црн13н^. Впервые на дэрново-подзодиотой почве изучена эффективность нового экспериментального конверторного шлака о содержанием фосфора 12 %. Наряду,.,о известкующши свойствами шпака установлено положительное его влияние и длительное .последействие (в течение 4-5-ти лет) на фосфатный река« почвы. Определены коэффициенты использования paoгениями фосфора шлака, показано сравнительное действие ВШ и различных минеральных фосфорных удобрений на закрепление фосфора в почве. Доказано, что степень влияния тяжелых металлов шлаков на почву и растения зависела от ряда взаимосвязанных факторов: химического состава шлака, времени его взаимодействия о почвой, нормы внесения.

а также при решении теоретических и практических вопросов по повышению эффективности применения самих шлаков.в сельском хозяйстве а целью улучшения плодородия кислых почв путам достижения оптимальных параметров значений рН и содержания подвижного фосфора. Данные

о влиянии шлаков на содержание тяжелых металлов в почве и раотэ-ниях позволяют дать гарантию безопасного применения отходов металлургической промышленности в сельском хозяйстве. Эффективное использование шлаков в земледелии способствует переходу ряда ыаталлургичэоких заводов на безотходные ресурсосберегающие технологии.

ДдиаЗшшивайазя. Результат« исследований били доложена на научных конференциях ТСХА.

Основные положения дисоертации отражены в одной опубликованной работа (1990).

Объем работа. Диссартацая состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на>Ш> страницах машинописного текста, содержит зОч таблиц, У- риоуннов приложения, список литературы состоит из ¡И наименований, в том числе«5Э иностранных.

ОБЪЕКТ И ЖГОДН ИССЛЕДОВАНИЙ

а

Исследования проводились в вегетационном до»,гаке кафедра агрохимии ТСХА в почвенных культурах на дерново-подзолистой почве, взятой с ¿есвой опнтноЯ станции ТСХА (горизонт 0-20 см) (табл. I).

Таблица I

Агрохимическая характеристика почвы

Гумус % рН ■ ш Но5 Нг 5 V % а %09 КгО

по Соколову по Кирсанову

м-экв на 100 г почву

иг/100 г почвы

1,2 3,9 0,8 6,0 3,7 38 6,3 1,3 4,8

Экспериментальная работа включала три многолетних вегетационных опыта. В первом опыте (В.О. 1986-1990 гг.) изучалась эффективность ВФШ по сравнению о известью и оупер^оофатом, внесенным эквивалентно содержанию 0$ в шлаках, во втором опыте (В.О. 1985-1991 гг.) - эффективность различных шлаков на фоне МК. и полного минерального питания А/РК. и в третьем опита (В.О. 1988-1991 гг.) -эффективность ВФШ как фосфорного удобрения.

Химический состав шлаков представлен в табл. 2.

Таблица 2

Химический состав шлаков (общзе содержание в процентах -данные заводской агрохимической лаборатории)

ищщо ЫО^О &д1р«0 А1Д %05

онсг

Модуль основнооти

¡Мартеновский шлак Ижевского завода

40,0 | 8,2 114,3 | 4,7 I 6,8(14,0 ( 6.2 | 1,0 | 92г» | 3,4 *

Конверторный высокофосфатный шлак завода "Азовотаяь"

28,3 | 6,1 |17,2 | 9,3 | 3,0 112.9 | 2,1 | II | 66 | 2,0

* Общая нейтрализующая способность шлака.в пересчете на СсиСО3, %.

Электросталеплавильный шлак Челябинского элактрометаллургиче-ского завода и ферросплавный шлак Чуоовского металлургического завода содержат СаЛО3 (в пересчете) соответственно 101,9 % и 116,5 %. ■ ■

При проведении опытов использовались сосуда 'Аитчерлиха емкостью 7 кг воздушно-сухой почвы. Повторность опытов - 3-х кратная. Опытными культурами были: кукуруза (сорт "Буковинский"), яровой рапо (сорт "Золог оневский"), райграс многоукосный (оорт "Иввщевичский") и ячмень (сорт "Винер").'

Техника закладки вегетационных опытов и уход за растениями были общепринятые.

Для изучения изменения фракции почвенных Лоойатов при использовании различных отходов промышленности как фосфорных удобрений использовали метод Чанга-Дкексона при последовательной обработке одной навяски почвы различными растворителя"®.

Тяжелые металлы в почвэ и растительных образцах определялись на атомно-абсорбционном спектрофотометра ( АА5 Ъшйп. - Eimen, ) после извлечения из почвы тякелых элементов 1н НС^оотногаэнио почва:раствор 1:10) и обработки растительной золы смесью соляной и азотной кислот, ЭДГА и хлористого лантана.

Экспериментальные данные для выявления взаимосвязей обрабатывались на ЭВМ, Статистическая обработка урояа"шых данных проведена методом дисперсионного анализа. В качества обобщенного показателя существенности различия между средними по вариантам принята величина НОР при Ъ% уровне значимости НСРд^.

о

РЕЗУЛЬТАТУ ИССЛЕДОВАНИЙ I) Ишааааа^таддвйааоОшаазавя сзда-Д&шавзь

шшкаа

Среди взятых для сравнения металлургических шлаков, В'Ш отличался наибольшей'нейтрализующей активностью (табл. 3), не уступающей, активности известняковой муки. Эквивалентные нормы ВШ и извести, в равной степени смещали реакцию почвы в щелоччую сторону ( Д pH сол. 1,2-1,5) по сравнению с минеральным фоном и поддерживали значения pH сол. почвы на уровне 5,1-5,6 в течзнче 4-5-тя лет. В этот же пеоиод были отмечены а наиболее оптимальные параметры по гидролитическойкислотности, отапеял насыщенности почвы основания-

Влияние алакоя на агрохимические показатели почвы. В.О. 1988-1990ГГ.

} г Ъ09 а

№ Варианты ^сол • м-экв на 100 г почвы V % по Кирсанову по Соколову

мг на 100г почвы

I 2 3 2 3 2 3 2 3 3

I Без удобрения 4,2 4.2 4.2 3.2 3.7 74,6 61.9 3,3 0,8 7.2

10 ЬОЫЕ&К,_ 1.0И1.0К0.8? 1*1 4.1 ьа 4.2 и: 3.9 2.5 4.9 77 Л 80,5 57,4 4,5 12,8 0.9 33,5 10*1 9.5

-2 IX бх/СОз I г.к 5,6 5*1 4,9 1*1 4.8 1*2 1.2 ы 2.5 87.6 89,8 77,7 лл 12,3 0.6 30 1.9

Л 14 ВШ I г.к 5.5 5.6 1*2 4.9 1*2 1.3 2*3 2.5 20*9 90,9 75,5 77,9 32,5 ,2.3, 39 1*2 1.4

.а 15 Электростале-плавнльный шлак - I г.к 5,4 5.0 1*2 4.7 1.7 ЗД 86.6 69,8 12 0,8 28,5 2.2

л 16 Мартеновский шлак I г.к 4^2 &*£ 4,4 1*1 4Д ал 2.0 1*1 4,2 84,6 61.1 65,6 12*^ 30 11*2 7,5

л 17 Ферросплавный шлак I г.к 5.3 1*2 5,3 1*Д 4,6 ьа 1.6 1*£) 3,3 80^2 65,5 70.8 АЛ 12,8 0,5 25,5 а*х 2.1

Примечание: числитель - фон УК : знаменатель - фон Л/'РК. . •

1 - 1-й год действия (1985);'

2 - 4-й год последействия (1988$;

3 - 6-й год последействия (1990}.

ми. Начиная с 6-го года опыта- отмечалось вторичное подкиоленив почвы.

Как и следовало ожидать, повиаввче норма ВФ'П (табл. 4) с С,5 до 1-2 г.к значительно усиливало ней?р<?.лизу:ощзе действие шлака. Например, при двойной норме ВФШ рН сол. составляло 6.4—6,3 даже на 5-й год последействия, при этом почти полчостып устранялось содао-жаниа подвижного алшипзя в почва.' • •'

Изменение агрохимических показателей дерново-подзолистой почвы в завися мости ог норда внесения В'ЯИ

№ Варианты РПсол. Нг V % В о5 Ai

по Кирсанову по Соколову

м-экв на 100 г почвы

мг на 100 г почвы

I Без удобрения id SЪ1 2x5

4,3. 4.6 52,4 0,9 7,8

2 0.71/0.71С- фон йЛ L6

3,9 5,9' 44,3 1,4 9,0

3 ВФШ 0,5 г.к 2.7 zs^a ' Ш i4*7I_,

5Д 2,5 75,7 0,8 сл.

4 ВФШ 1,0 г.к L2 шл. 21_ — .

5.7 1,8 '82.7 7,4 сл.

5 ВФШ 2,0 г.к £х§ 52.3 —

G,4 0,9 94,2 29,3 сл.

Примечание: числитель - 2-й год пооледействия (198*33;

знаменамдь - В-й год последействия (I99CW.

2)

процшлаиности на уготай опшных .кядьтур О влиянии шлаков па плодородие дешово-подзол::сгых почв мояно судить по урожайности опытных культур. ВЯЛ уже в первый год обеспечивал прибавку уро<зая по сравнению с минеральным фоном. 11а. фоне WPK. рост'урожая за левой массы кукурузы (в 1,3 раза) происходил за счет найгрэлизугацаго начала шлака и был равноценен прибавкам в вариантах о известью. На фойе NK урожай пет использовании В-НП увеличился более чэм в 4 раза, что позволяет рассматривать шлаки в данном случае и как дополнительный источник gocvcpa для питания растений, причем достаточно длительного действия. На 4-й год применения изпости а шлаков с низким содаршшем Фосфора повышался уротап рапса (табй. 5) благодаря нейтрализации поклонно:: лочвен-

Эффективность длительного последействия шлаков как известкового и фосфорсодержащего удобрения на урожайности опытных культур (г/сос) В.О.. I988-I99I г.г.

Год последействия

№ Варианты 4-й ' 5-fl 6-й 7-й

рапс райграс кукуруза ячиаиь

Л 10 хЖиЖ__ 1,оМ 1,ОКО,8"Р • 0 17,4 JL 7,6 L3 2,6

л II СсьСО} I Г.к -JL 15,3 27И) ' ' -ЗЛ . 35,7 LÜ 9.6

JL 14 ВФШ I г.к 2? Д .21,4 2!L6 . 29,8 ZLJ. 55,3 6.6 23,5

15 Элвкгроогалеп давильный алак I г.к. _iL 22,4 3.1 29,5 54,0 "24,2

_£ 16 ¡.1артеновский шлак I г.к JL 4,7 I Д-33,9 . 23^6 49,0

JZ. 17 Ферросплавный шлак I г.х _JL ' 21,7 -Ы 28,5 1.4 46,1- JL1 \ 21,3.

нор05 6,0 0,6 : 1.3,4. 5.4

Приме чаш а: числитель - фон JVK ; знаменатель - $он. .

ной кислотности только при переходе от азотно-качийного фона к полному минеральному питанию ( МРК). 8 вариантах с.ВВП внесений фосфорного удобрения, судя по урожайности данной купьтуры, не име-« ло принципиального значения. Фосфор ВФШ несомненно способствовал повышению урожайности райграса на 5-й год. кукурузы на 6-й и ячменя на 7-й годы опыта (табл. 5).

Оптимальной нормой внесения ТШД как известкового йос^орсодзп-жащего удобрения в наших условиях оказалась норма до I г.к (табл. 6). Двойная норма шлака (по 2 г.к) на имела существенного преимущества перед одинарной ни пэ уровню урожайности, и* по'продолжи-

Эффективность последействия норм ВФШ на урояайнооть кукурузы (г/соо)

Норма мелиорантов по г.к Год последействия ВФШ £v0+ МаО экв. содержанию в шлаке Сс^+НчО+Ш экв. соде ржанию в шлаке

0,5 3 4 ' 43,8 48,8 11,3 20,3 52.0 47.1

5 20,8 3,3 21,3

•1,0. 3 4 45,4 61,8 15,0 28,7 48,7 51,5

5 36,3 8,9 33,7

2.0 3 4 62,9 53.8 28,1 29,1 53,6 44,3.

5 35,2 . 9,1 34,5

Примечание: фон - 0.7W0.7К.

* КСР05 3 - I0.8 г/соо

4 - 9,8 г/сос

5 - 2,8 г/сос.

тальности действия. Обе норны обеопечивали хорошие прибавки урожаев по фону WK даже на 5-й год после их внесения. Достаточно высокие и стабильные урожаи опытной культуры были получены по относительно невысокой норма ВФШ как известкового удобрения - по 0,5 г.к. Однако действие этой нормы шлака оказалось менее продолжительным по сравнению с более высокими нормами, но было равноценно внесению суперфосфата эквивалентно содержанию фосфора в шлака.(табл. •6). ■

Норма ВФШ как фосфорного удобрения не обладала длительным послэдействнэм я обеспечивала прибавку урожая только в первый год после внесения.

. Применение В'Ш в качестве фосфорного удобрения требует систематического (ежегодного) его внесения.

3) Цспоцьзовациа tyoofopa растениями при Нвйгралааашт

Содержание фосфора в растениях, зависящее от ряда сопутствующих факторов (кислотности почвы, биологических особенностей культуры), тем не менее мояет служить показателе« доступности им данного элемента.

По полученной урожайности, содержанию фосфора в опытных культурах и расчету выноса фосфора с растениями была отмечена высокая доступность фосфора В$Ш растениями уже в первые фазы их развития. Например, вынос фосфора с первым .укосом райграса в варианте с ВОТ составлял 164 мг/соо, о суперфосфатом (эквивалентно оодаржанию . фосфора в.шлаке) - 55 ur/сос, с известью и шлаками с низким содержанием фосфора - всего лишь 3-6 мг/ооа. Суммарные размеры потребления фосфора опытными культурами увеличивались при использовании ВФШ'по оравнению с известью в несколько раз.

Наиболее низкий коэффициент использования фосфора Biill был отмечен в первые года•взаимодействия шлака о почвой (6,5 $), а также при высокой норме его применения (по 2 г.к) - 9 % (табл. 7).

. , Таблица 7 •

Коэффициент использования фосфора ВФШ сельскохозяйственными культурами в завиоимооти от нормы его внасения, В.О. 1986-1990г.г.

а Варианты Внесено (мг/сос) Cyw.gi выноаа (мг/сос) ки ш ■■ в % от внесенного '

2 0.7N0.7K - йон • - . 22.2 _

3 В<ИП 0,5 г.к 1755 313 16,5

4 ВФШ 1,0 р.к 3510 400 13.0

Б ВОШ 2,0 г.и . . . '.....:,.„.. 7020 | - 9.0

Внесение повышенных норм фосфора о ВФШ при известковании кислах почв и невысокие коэффициенты его использования растениями в первые годы указывают на возможность длительного последействия • шлака как фосфорного удобрения.

4) Иацацш1а^шшаоаного-саатава_почв9та1д фоофатод дерново-;

цддзощкгей.аочвч в.газультага.взшшздействяя-о нею.щлавда В натшх исследованиях рассматривалось содержание подвижного фосфора в почва (метод Кирсанова) при длительном взаимодействии с наю различных металлургических шлаков в сравнении с фосфорными удобрениями и известью. Эффект от применения извести и шлаков с низким содержанием фосфора был одинаковым (рис. I). При внесении В® содержание подвижного фосфора в дерново-подзолистой почве, повышалось не только за счет мобилизации почвенных фосфатов, но и за счет поступления в почву фосфора шлака, в первый год о 1,4 до 29,0 мг/100 г, и составляло на 4-5 годы 7,4-9,3 мг/100 г почвы, несмотря на самые высокие выносы фосфора с урожаями опытных культур в этих, вариантах. БОШ, внесенный в норме фосфорного удобрения, на улучшал состояния почвенной кислотности, но повышал содержание подвижного фосфора в первый год с 5,0 до 9,2 мг/100 г почвы (суперфосфат соответственно - до 12,0 мг/100 г почвы).

Чтобы правильно оценить действие фосфорсодержащего удобрения, надо знать, в какие формы переходит фосфор и насколько интенсивно выра-кены процессы его превращения в почве. По полученным нами данным, на распределение минеральных фосфатов в почве большое влияние оказали время взаимодействия шлака с почвой и нормы его внесения. Фракционирование почвенных фосфатов по методу Чанга-Джексона показало повшение содержания рыхлосвязанных фосфатов в З-б раз в течение 5-6-тп лет пря внесении В5Ш (табл. 8), увеличивалось такче количество Ре -"Р и соответственно су.»,ма фракции минеральных фосфатов..

10'

Р205 Ш/1002

фон V 1,0 к

19&? 193£ №7 /Ж /589

- Оо СО} 1г.п: -6<РШ 1г.п

50

40

30

2о

Ю

т/1002

ФОН-1,0 N 1,0К 0,8К

м «о

7т те 1&7 7Ш т.? чах

проведения опыта

-----элемтрос/п /<?<

—„—---мартеноб, 1г. к,

—------срерросл. / гх.

Рис. I. Влияние.шлаков на содержание подвижного фосфора в почва (по Кирсанову)

Таблица 8

■■■заезеяие фракционного состава минеральных фосфатов при длительном взаимодействии ВФШ с дерново-подзолистой почвой (цг/100 г почв«). В.О. 1985-1990г.г.

: Iм- Варианты Рыхлосвя-занные ЙООЙаГЫ 1н ща №. 0,5н -? ткр а 0,1н Ы 0,5н НьЗЦ Суша фракций

I 2 I . 2 . I 2 I- ■ 2 I 2

I Баз удобрения 0,42 3,25 сл. 7 0,5 53 II 16 12 79

2 1,0№1,0 К - фон Г 0,44 4,0 0.9 9 0,9 46 . 8 17 10 75

3 Са,СОъ I г.к сл. 2,5 0.9 17 1.2 46 14 27 16 92

4 32>Ш I г.к .0,62 2,0 25 14 1,8 54 27 16 54 86

8 ?с экв ВФШ 0,58 2,3 27 35 0,5 41 31 44 59 122

9 Рг, экв В® 0,53 2,8 10 32 0,5 53 18 53 29 140

10 1,0М1,0К.0.8РС - фон 2 0.44 6,5 6 36 1.8 51 10 34 19 127

II Са,СОь I г.к 0,58 4,0 ' 23 45 1.6 36 10 40 35 125

14 ВЯЗ I г.к 0,63 4,0 40 33 0,5 43 24 ,30 65 НО

13 ?п экв вал 0,90 3,9 22 90 0.5 62 10 70 33 226

12 1,0№.0К0,8РЙ + Со*С05 I г.к .0,49 2,5 2 29 1.1 33 • 13 104 17 168

19 1,С^.0К0,8РЯ + ОьСОз I г.к 0,25 2,8 13 38 IД . 62 13 69 27 172

Примечание: I - 1985 г 2 - 1990 г

Таблица 9

Изменение фракционного состава минеральных фосфатов в зависимости от норма внесения шлака

(мг/100 г почвы). В.О. 1987-1990Г.Г

К Варианты ■ Рыхлос'вязан-ные фосфаты 1н тца и.? 0,5н ЩР Л-? ОДнЛ/л-Ш Со. 0,5н -У Щ Сумма фракций Валовой фосфор

I 2 I 2 I 2 I 2 I ■ 2 I 2

I Без удобрения 1,6 5,3. 9 15 14 8 12 18 35 45 105 190

о к. 0,71*/ 0.7К. - фон 1,1 6,0 12 22 15 7 8 "16 35 50 90 220

О ГШ 0,5 г.к 1,4 5,3 17 ,15 18 8 7 18 44 46 103 205

Б>ЭИ 2,0 г.к 1,4 9,3 68 56 56 7 36 38 161 109 180 410

5 Со,0 + М^О экв.шл 0,5 г.к 1,1 6,3 27 22 13 7 б 19 46 54 90 160

8 Со,0 + М|0 экв.шя 2,0 г.к, 1,1 3,4 5 II 13 9 9 : 16 27 39 88 370

9 СсиО + М^О+^Обэкв.шл 0,5 г.к 2,4 5,3 17 25 21 8 ■9 24 49 61 ИЗ 150

11 Са,0 +• экв.шл ¿,0 г.к 10 11,5 76 29 35 7 12 33 132 109 180 175

■Примечание: I - 1987г.

2 - 1990г.

Количественные соотношения между фракциями завиоели от вида (фосфорного удобрения. При внесении суперфосфата (эквивалентно содержанию фосфора в ЗШ1) отмзчалооь интенсивное накопление Со„ -Р (44-иг/100 г почвы) и в меньшей степени Д^ -Р (35 мг/100 г почвы). что указывало на быстрый переход водорасгворпмой формы фосфора оуперфоафата в труднорастворимыэ для растения формы (табл. 8). Большая часть фосфора преципитата находилась в почве в видеА^-Р и в меньшей отепени в форде Ее, -Р . Часть фосфора фосфоритной муки находилась в виде Со. -Р и & ~Р . составляющих около 76 %, и лишь 24 % фосфора фосфоритной муки находилось в доступной £ля растений форме.

ВФШ в равной степени с суперфосфатом повышал количество рых-лосвязанных фосайтов в почве как в первый, гак и на пятый год после закладки опыта (табл. 8). В первый год были отмечены равные количества М~? и Со.-? в вариантах о ВФШ и суперфосфатом, но более чем в 3 раза повышалось в этот год содержание Не. -Р при внесении ВФШ. Посла пятилетнего взаимодействия удобрения с почвой наибольшая часть фосфора суперфосфата и фосфоритной муки переходила в Сл. -Р , в варианте о ВЖ содарашшз этой фракции было почти в 3 раза меньше, а больаув часть составляла фракция Рг. -Р (табл. 8), .С увеличением нормы внесения ЗЙШ повышалось количество всех фракций фосфора в почве и в 2-3 раза оумма фракций в целом по 'сравнению с небольшой нормой шлака (табл. 9).

При однократном внеоении В5П в почва фосфорного удобрения было отмечено приблизительно одинаковое распределение почти всех видов минеральных фосфатов в основных сравниваемых вариантах (ВФШ - суперфоофат).

5) Атшодогинаовая-опанка использования ргзрдоа ыдгаидургичайкоа.дромшданиооти при изваоткоэадод дц рц о ва-до. дз а л цехи. .шла Вопрос использования металлургических шлаков в сельском хозяйстве не может быть положительно решен без детального исследования их как источника загрязнения тяжелыми металлами окружающей среды. • _

В наших исследованиях было установлено, что степень влияния тяжелых металлов на почву и возделываемые культура зависела от ряда взаимодействующих факторов: вида шлака и его нейтрализующей способности, нормы внесения, времени взаимодействия шлака с почвой, минерального фона, биологических особенностей опытной культуры.

Ежегодное применение азотно-калийных удобрений в течение 5-ти . лег приводило к лодооленяю почвы и повышало содержание в ней Ре , 2а.» Т4 п 01 по сравнению с чистым контролем (рис. 2), содержание ^ при этом, наоборот, уменьшалось. Внесение извести и смещение рН в щелочную сторону значительно'снижало, содержание тяжелых металлов в почве на фона МК . Применение фосфорных минеральных удобрений и поступление с ними в почву различных примесей повышало содержание в почве тяжелых металлов даже по фону извести.

Использование различных металлургических шлаков ,;гак нейтра- '-1 лизаторов почвенной кислотности действовало неодинаково на накопление тяжелых металлов в почва. Например, на 5-й год последействия элактросталеплавильный и ферросплавный шлаки сникали содержание ^ и Мги в почве (рис. 2), а В® повышал их содержание (в 1,1-1,2. раза) по сравнению с фоной и известью на фоне МРК. ..Наибольшее содержание УЛ было отмечено в вариантах с мартеновским, и ферросплавным шлаками на фоня полного морального ляташш. По оравне-

ио

I

Сг

JZL

Сс/

П вП ЙТ П П

% . фон Сащ тщкт. март, фгрршл.

Ж

Рис. 2. Химический состав дерново-подзолистой почвы при

длительном взаимодействии о различными шлаками (иг/кг). В.О. 1939 - 5-Й год последействия

ниго с известью, содержание QL в почве на фоне А/РК во всех вариантах с использованием различных шлаков было меньше (рис.- 2). Длительное взаимодействие различных шлакоязвестковых удобрений о почвой не привело к накоплению в ней таких элементов, как Со , Си, на 5-й - 6-й год после заклада опыта независимо от

фона.

Помимо видов известковых удобрений, времени взаимодействия шлаков с почвой, норма внесенных 'мелиорантов оказывала разное действие на содержание тяжелых металлов в почва. Так, например, на 5-й год последействия в варианте с ВФШ увеличивалось содержание Ее. , М^и Gt в почве с увеличением нормы внесения шлака от 0,5 до 2,0 г.к (табл. 10).

Однократное внесение ВФШ как фосфорного удобрения привело к увеличению содержания Ев. , Mcv , in, и Си- в почве по сравнению с фоном ( NH. ), и не представляло опасности загрязнения почвы (А* и (л> на 3-й - 4-й годы после закладки опыта.

К накоплению тяжелых металлов в растениях приводило, во-первых, длительное систематическое применение подкисляющих почву удобрений, способствующее увеличению подвижности тяжелых металлов в почве (особенно железа, марганца и цинка),' и активное их поступление в растения (табл. II).

В опыта с райграсом, в котором применялись четыре>различных металлургических шлака и поступление тяжелых металлов в растение изучалось в сезонной динамике в 3-х укосах, не было обнаружено по вариантам опыта очень значительных колебаний в содержании тяжелых металлов в растениях. Не выделялся в этом плане и ВФШ. Небольшие различия можно отметить относительно & и Mrv , было несущест- ■ ванное повышение их содержания в опытной культуре (в первом укосе) в вариантах о ВШ относительно минерального фона.

Таблица 10

Изменение химического состава почвы при внесении ВЯЛ (3.0. 1990г.- 5-й год последействия)

.■Варианты Норма РНсол. го5 по Кирсанову мг/ЮОг почва & Мп, ъ> и <л,

... г.к г.!г / кг

' т Без удобрения - 4.3 0,9 563 96 42 . II.3 1.3 -

•2 • 0,7К/0,?К - фон - 3,9 1.4 593 95 92 13,9 1.4 -

г - ■ ■ ■ ■ ■ ..... з 1 ■ . 0,5 5.1 0.8 598' НО 54,7 12,4 1.2 од

А ' 1.0 5,7 7.4 709 273 0313 11,2 1.4 1,9

5 2.0 6,4 29,3 305 437 67,6 13,6 1,0 3.3

с ! Со.0 +МаО 0,5 4.3 1.0 665 154 69,5 13,5 0,5 - •

п э::в. сод, в ВФШ 1,0 4,7 2,7 670 203 53,7 И.7 ' 0,9 -

0 2,0 6,6 0,7 663 160 56,0 19,8 0,8 -

9 Со/0 + М?0+105 0,5 4,6 2,9 674 163 52,6 12,2 1,0 -

10 экв. сод. в ЗФШ • 1.0 5,6 8,3 721 204 43,6 13,0 1.9 -

II 2,0 6,9 38,5 731 212 55.0 13,9 0,3 -

Примечание: тянелыз металлы-1к Н(Л

Таблица II

Поступление тяжелых металлов в растения кукурузы в зависимости от нормы нелиоранга (в мг/кг сухой массы) (В.О. 1990т- 5-й год последействия)

Элементы 1ор- 1 гань 1 рас- Без удобре- Оон ВФШ &0 + экв.сод м*о в шлака ио+ИаО+т экв.сод. в шлаке

пето*: ния орыом 0,5 г.к 2,0 г.к 0,5 г.к 2,0 г.к 0,5 г.к 2,0 г.к

6 1 2 182 213 | 481 82 195 91 217 | . 327 122 175 89 142 91 148

3 - 1466 117 334 552 286 282 260

м«. 1 2 296 231 | 334 161 204 30 45 | 245 21 37 124 155 25 29

3 - 211 55 143 445 47 193. 50

I 197 | 207 112 71 | 147 105 115 80

Ъгь 2 141 102 73 86 97 71

3 - 509 III 58 235 73 109 49

и 1 2 4,6 5,5 | 6,6 2,2 5,0 1.9 5,7 | 5,6 3,8 4,7 . 2,8 5.5 2,6 4,9

3 - 27 3.4 5,3 10,0 5,2 5,4 5.0

Со 1 2 2,6 2,1 ] 5,5 1,4 1.9 0,8. 1.8 ) 3,0 1.2 2,2 1.1 • 1;5 1.0 2,5 •

3 - 23 32 о о ау | О 12 3,5 3,8 2,5

а I 0,8 1 3,6 0,6 0,4 1 2Д 0,6 0,8- 0,3

2 1,0 I 0,9 0.7 0,6 1,2 1,2

3 - 4.3 0,6 0,4 О т 0,3 1.5 1.1

I 1.8 | 118 9,6' 1.1 1.3 1.1 0,8

и 2' 1.5 1,5 1.2 ] С,7 0,9' 7 9 7.9

3 - 112 1,3 34. 13 10 10

№ I 2- [6 4,0 | 76 2,2 3,1 1.4 2.5 | 46 2,1 2,8 2,1 2,6 1,8 2,5

3 - 120 4,0 17 ' 20 . 6,9 16 6,7

Си, 1 2 7,0 5,0 ) 7,3 ' 4,3 8,3 3,9 4,2 ] ^ 6,0 5,0. 5.0, 4,2 . 3,5., 3,3

3 23 ' 1,6 5,9 7,9 12. 7.5 9„9

Примечание: I - стебли

2 - листьч

3 - корни

Б опыта о кукурузой (табл. II) на 5-й год после внесения шлаков распределений тяжелых металлов по вегетативным органам растений (стебли, листья) определялось в.различные фазы развития культуры. Элементы распределялись в убивающем порядке следующим образом:

стебли: Мп, >2а>Яе > Си. № ><Ь> (Л > Оь

листья:

Металлургические шлаки, в том числе ВФШ, на повышали со&зр-жания тяжелых металлов в вегетативных органах.кукурузы не в ранние. но в более поздаиа сроки развития-растении. В варианте о извеотью (сравнительный контроль), особенно в первые сроки вегетации опытной культуры,-получены данные о более высоком содержании Ми, , & . ¿1/ и

.Содержание тяжелых металлов в опытных растениях в значительной степени зависало от норда внесения шлака, т.е. от нейтрализующего действия мелиоранта. Вследствие этого ВФШ в норме по 2 г.к, обладая хорошей нейтрализующей"активностью, и несмотря на значительные количества поступающих с этой нормой различных элементов, существенно сникал по сравнению о нормой по 0,5 г.к содержание большинства тяжелых металюв в растениях кукурузы (табл. II).

Применение ВФШ не приводило к накопления в опытных растениях токсических количеств тяжелых металлов (выше ПДК), которые вызывала бы внешние-симптомы токсического воздействия элементов на растения (тормзжение роста, хлорозы, некрозы, различные морфочо-гические изменения) и р итоге отрицательно влияли бы на показатели ' продуктивности опытных культур.

вывода

1) Высокофоофатный конверторный шлак как химический мелиорант, улучшая агрохимическую характеристику дерново-подзолистой почвы, сникал ее кислотность, содержание подвижного алюминия, повышал степень насыщенности почвы основаниями и количество доступного раотениям фосфора. Сдвиг реакции - до 1,5 единицы рН в щелочную сторону был отмечен на протяжении 4-5 лет пооле внесения ВФШ в доза по I г.к. Последействие "ялака как нейтрализатора почвенной кислотности заканчивалось в условиях вегетационного опыта на 6-7-й год.

2) Известкование дерново-подзолистой почвы ВШ (по I г.к) имело наибольший эффект действия и последействия на урожайность опытных культур на азотно-калийном фоне и исключало дополнительноз внесение минерального фосфора в течение 5-6-ти лет опыта. ВШ, внесенный в норме фоофорного удобрения, не обладал последействием.

3) ВШ повышал содержание и вынос фосфора с урожаями опытных культур. Коэффициент использования фосфора шлака в первый год составлял 6-9 %, что указывает на постепенное и длительное исполь-, зованиэ фосфора сельскохозяйственными культурами.

4) ВШ улучшал фосфатный ражим дерново-подзолистой почвы, по-вшая содержание в ней подвижного фосфора (по Кирсанову) в первый год о 1,4 до 9,2 мг/100 г почвы при внесении шлака в норме фосфорт ного удобрения и до 29 мг/100 г почвы при норме шлака по I т.к.

5) ВФШ увеличивал содержание рыхлоовязанных фосфатов и кальций-фосфатов (по методу Чанга-Джексона). В последействии на 5-й год ■ болы.чая часть фосфора в варианта с ВФШ была представлена в почве

в вида Яе -Т , а в варианта с суперфосфатом и фосфоритной мукой

- Сл. -"Р . что свидетельствует о меньшем закреплении в почва фосфора шлака, чем фосфора минеральных удобрений.

6) Магаллургичаакиа шлака, в том числа ВФШ, не увеличивали содержание Со . № . и. а , п в'почва л раотениях. Высокие нормы ВФШ (по 2.0 г.к) приводили к повышению содержания в почва & , Мп, , £г и Сь . Однако, судя по содержанию этих элементов в растительных образцах и по уровню урожайности опытных культур, эти количества не превышали ПДК.

Основные материалы диооертации опубликованы в печатной работе:

■ I) Ягодин Б.А., Решетникова Н.В., Андриамалаза С. Поведение тяжелых металлов в системе "почва-растение" при использовании отходов металлургической промышленности // Тезисы докладов XI Всесоюзной конференции: "Микроэлементы в биологии и их применение з сельском хозяйстве и медицине". - Самарканд, 1990. -С. 254.