Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ПРИМЕНЕНИЕ КОНВЕРТОРНОГО ВЫСОКОФОСФАТНОГО ШЛАКА НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ПОВЕДЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ПРИМЕНЕНИЕ КОНВЕРТОРНОГО ВЫСОКОФОСФАТНОГО ШЛАКА НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ПОВЕДЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ"

А-зовоо*.

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 хозя О)

Защита диссертации состоится « . .

1993 года в « час. на заседании специализированного совета 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 «ІЗ » . MfL^b . . 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат биологических наук

М. В. Вильяме

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Значимость иооледуемой нами темы определяется. о одной стороны, существующим дефицитом извести и фоофорннх удобрений в земледелии большинства стран (в т.ч. Республики Мадагаскара), с другой отороны, огромными запасами кальпий-фосфорсо-даржащих отходов металлургической промышленности - шлаков.

, В настоящее время возрастают масштаба сельскохозяйственного-использования различных металлургических шлаков: чартеновских, конверторных, электросталеллавильных, феррдсплавных. К наиболее перспективным следует отнеоти выоокофоофатные конверторные шлаки ' (ВФШ), которые, устраняя повышенную почвенную кислотность как из-ввотковый материалу могут способствовать мобилизация почвенных фоофатов и одновременно значительно обогащать почву подвижными формами фюофора. Гарантию безопасного использования шлаков в оель-• «ком хозяйстве мояег дать только комплексный подход к их изучению в системе "почва-растение" с учетом содержания в шлаках не только вербходимых.сельскохозяйственным культурам элементов питания, но я тяжелых металлов.; Вопросы известкования кислых почв выоокофоо- •'• фатными шпаками в агрохимичаскрй литературе.практически недоста-' точно, освещены. < \ ''' ', v.,-'",' .

■ ЦдДй иролэдоадний. Основная задача наших исследований состоя. ла:А "- в-определешш. возможности применения на дерново-подзолистых почвах нового образца гжспериментального'ВФШ в качестве извеотко-вого фосфорсодержащаго удобрения, исключающего внесение фосфорных минеральных удобрений; ' ..

- - в сравнении эффективности действия и последействия ВИЗ о

■;• яругами видами, металлургических шлаков,, известью и различными •фосфорными удобрениями; .: . • с; л,,' ;

. _ в установлении с природоохранных позиций стапени влияния

ЦЕНТРАЛЬНАЯ. НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА Мвск. свльгкохоз. академии им. К. А. Т»

Имя. N0

тяжелых металлов шлаков на почву я опытные растения.

В работе рассматривались оладуищиа конкретные вопросы:

1) изменение агрохимической характеристики дерново-подзоли-огой почвы при одноразовом внесении извеоти и шлаков;

2) действие и последейотвие отходов металлургической промышленности на урожай опытных культур;

3) использование фоофора растениямл при нейтрализации почвенной киолотности шлаками;

4) изменение фракционного аоетава почвенных фоофатов деряово-подзолиогой почвы в результате взаимодействия о ней шлаков;

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

Научная новизна- Впервые на дерново-подзолистой почве изучена эффективность нового экспериментального конверторного шлака о содержанием фосфора 12 %. Наряду о извеоткупццми свойствами шлака установлено положительное его влияние и длительное последействие (в течение 4-5-ти лег) на фосфатный режим почвы. Определены коэффициенты использования раотениями фоофора шлака, показано сравнительное действие ВФШ 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 злака, времени его взаимодействия о почвой, нормы внесения.

<3нть использованы при подбора извеотковых материалов в земледелии, а также при решении теоретических и практических вопросов по повышению эффективности применения самих шлаков в сельском хозяйстве о палью улучшечия плодородия кислых почв путам достижения оптимальных параметров значений рН и содержания подвитого фосфора. Данные

,. Результаты исследований могут

о влиянии шлаков на содержание тяжелых металлов в почве и растениях позволяют дать гарантию безопасного применения отходов металлургической промышленности в сельском хозяйстве. Эффективное использование шлаков в земледелии споооботвует переходу ряда" металлургических 8аводов на безотходные ресурсосберегающие • технологии.

¿ДРО&аиая .ва&огд. Результаты исследований были доложена на научных конференциях ТСХА.

-Основные положения диссертации отражены в одной опубликованной работе (1990).

;.-'.- Объем работа. Диосартадия ооотоит из введения/обзора литературы, экспериментальной чаоти, выводов^ списка литературы и прило-, жения. Работа изложена на страницах машинописного текста,

содержит 2с таблиц, риоунков и приложения, список литературы . ооотоит из 17-Г наименований, в той числе 53 иностранных.

, . ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

■ - " ■ . * ■ -" • ■

.1 Исследования проводились в вегетационном домике кафедры агрохимии ТСХА в почвенных культурах на дерново-подзолистой почве,' взятой ,о Десной опытной станции ТСХА.' (горизонт 0-20 см) (табл. I).

■ .- ' • "' • Таблица I '

Агрохимическая характеристика почвы '

Гумуо ■: %-. рН • ш Но5 Нг : Ь V * а1 %0-5 1 К лО

; по Соколову по Кирсанову

м-экв на 100 г почва

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 с известью и оуперфосфатом, внесенным эквивалентно содержанию Та 05 в шлаках, во втором опите (В.О. І985-І99І гг.) - эффективность различных шлаков на фоне //К. и полного минерального питания МТК. и в третьем опыта (В.О. І988-І99І гг.) -эффективность ВФШ как фосфорного удобрения.

Химически" состав шлаков представлен в табл. 2.

Таблица 2

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

СхЛ

М

ыог

МъО

&Л £0 А40;

рл05

онсг

Модуль основности

Мартеновский шлак Пжавокого завода 40.0 | 8,2 114,3 | 4.7 I 6,8414,0 | 6,2 1*1.0 | 92 3.4

Конверторный высокофосфатный шлак завода "Азовсталь" 28.3 | 6,1 | 17.2 | 9,3 | 3.0 |12,9 | 2.1 | II | 66 [ 2,0

* Общая нейтрализующая способность шлака в пересчете на СеоСО5, ¡5.

Электросталеплавальный шлак Челябинского элактрометаллургиче-окого завода в тарросплавный шлак Чуоовского металлургического завода содержат СаХ.О3 (в пересчете) соответственно 101,9 % и 116,5 %.

При проведении опытов использовалась сооуяы Члтчерлиха емкостью 7 кг воздушно-сухой почвы. Повторность опытов - 3-х кратная. Опытными культурачи были: кукуруза (сорт "Буковинский"), яровой рапа (сорт "Золотоневскпй"), райграс многоукосный (оорг "Ивещевичский") и ячмень (сорт "Винер").

Техника закладки вегетационных опытов и уход за растениями были общеприняты«!... '

Для изучешія-изменения фракции почвенных фосфатов при использовании- различных отходов,промышленности как фосфорных удобрений использовали метод Чанга-Дкексона при последовательной обработка ." одной навески почвы различными растворителями. - ч •

'. Тяжелые металлы;в почве и растительных.образцах определялись • , на атомно-абсорбционном спектрофотометре ( АА5 "Вілкіп. - ЕІтеп, ) после извлечения из ;почвы тяжелых'элементов Ін НЙ^оотношание /почва:раствор 1:10) и обработки растительной золы смесью соляной и ' азотной кислот, ЭДТА и хлористого лантана. .. ■

■ , " ■ Экспериментальные данные для выявления.взаимосвязей обрабатн- ' вались на .^ЭВМ.'Статистическая обработка урожайных данных проведена методом дисперсионного анализа. В качестве оЗоЗзаиного показателя ' существенности • различия между;.средними по вариантам принята вели- ■ чина ІІСР при.5% уровне значимости НСРдд. .

РЕЗУЛЬТАТЫ ШОШОВАНИЙ

подзолистой почвы при.одноразовом внесения известа адц.-гкоа "..,•'

Среди взятых для сравнения металлургических плаков, ,ВФЫ отли-.чался:Наибольшей'нейтрализующей активностью (табл. 3), на уступаю-щей^активности известняковой муки.; Эквивалентные нормы В® и изве- . сти.в равной степени смещали,реакцию почвы в щелочную сторону . ( Д рН: сол. 1,2-^1,5) по сравнению с минеральным:фоном и „поддерживали значения , р11: сол; почвы на .уровне 5.1-5,6 в течзние . 4-5-ти лат. ,В этот, же; пеойод.-были -отмечены.я-наиболее оптимальные. параметра по гидрюлитической "кислотности., стапенл нась"денности почвы основания-

Таблица 3

Влияние шлаков на агрохимические показатели почва. В.О. 1988-1990гг

» Варианты пНсол. Нг м-экв на 100 г почва V % НО* по Кирсанову мг на 100г а по Соколову почвы

I 2 3 і л* 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

л 10 ї.ОІЛ.ОК іЛ. 1.1 4.2 1Л 3.9 2.5 ал 1.9 [77, Г> £5_ 57.1 12,8 Л*£ 33,5

І.0Уі.0К0,8? 80.5

и Са/СО$ I г.к 5.6 4.9 ХЛ 4.8 ІЛ 1.2 1*1 2,5 89,8 58 77.7 12,3 0.6 30 ал 1.9

Л 14 ЗФШ I г.ч 5,5 5.6 4.9 1*2 1.3 ИЛ ^ 10 90.? 30.9 76.5 77.9 32,5 2.3 39 и* 1.4

-5 15 Электроотале-плавильный шлак I г.к 5.4 ЬЛ 5.0 4ж2 4.7 О 1.7 ІЛ 3.1 95.9 86,6 £сиа 69,8 12 0.8 28.5 0.5 30 2.2 ил 7.5

_£ 16 Мартеновский шлак I г.к 4.2 1.4 їжі 4.1 2.0 ¿и 4.2 84.6 ШИ 65,6 12^

л 17 Ферросплавныг шлак I г.к 5.3 5.3 ¿ид 4.6 О 1.6 4Л 3.3 °7 83.2 €5.5 70.3 4.0 12,8 0.5 25.5 2.1

Примечание: числитель - *он ^К. ; энагаиатель - ^н Г/Р)С .

1 - I-1 год действия (1935);

2 - 4-й год последействия (1ЭВ8д;

3 - Б-> гол последействия (1990).

те. Начиная с 6-гс года опыта отавчало-'ь втор"чноя подк ••¡ленив почвы.

Как и следовало отдать, говпенчв горен ВФ!л (тяб". 4> о С.5 до 1-2 г.к значитрчьчо усиливаю иа;!?р~ -ьттчзр да отв!я алака. Например, при дво чо£ корче ВФШ р1 со-. -¡оет тш-о «.1-0,8 лака на 5-й гот последайс^-ия, пгн этом ю^тг псност'л устоачялось содао-таниа годвичного т.-о"" *ч в го"Вй .

7 ■ .

• Tadлипа 4

* Изменение агрохимических показателей дерново-подзолистой почв» . в зависимости от нормы внесения ВЯЛ "

№ Варианты - ... Рнсол. • нг V % ^ 05 At

по: Кирсанову по Соколову

м-экв на 100 г почвы..

мг на 100 г почвы

I Без. удобрения "ÍLÍ-. ZL2 2x5 ssurnu

4.3 ; 4.6 52,4 0,9 7,8

2 0.71/0,7К- фон ■ -46.4 1Л ■ . "*''

3.9 5.9" 44.3 1.4 9,0:.

3 ВФШ 0.5 г.к 2ÜJL- 73.3 Ш -Т t

5.1 ; 2.5 75.7 0.8 сл^

4 ВФШ 1.0 г.к 1Л - шл 21 .'--.

5.7. 1.8 82.7 • 7.4 сл. .

5 ВФШ 2,0 г.к 1 - ол : 96.2 ■ &2Л . . ' L

6,4' •. 0.9 94,2 29,3 сл.

Примечание: числитель - 2-й год последействия (198ЭД;

знаменатель - Б-й год пооледейотвия (I990i).

* 2) Действие и посщйрейс.урие отходов маталтаргччзской / '

, . .- даоцшшщо.ти: на - у ротаЗ. опшнчх .тьств -. -"

."'■. О влияний шлаков:на плодородна дерново-подзолзстых почв "окно судить по урожайности, опытных культур. ВВД ута в первой, год обеспечивал прибавку уроаая по сравнению с минеральны« Лоном. На фоне ': WPK рост урожая заланой массы кукурузы >(в 1,3 раза) происходил- • за счет наЗтрализуадего.начала шлака и был-равноценен прибавкам в вариантах а известью. На фопа WK урожай птзи использовании ВФШ ■ увеличился более чам". в 4 раза, чтопозволяет'рассматривать шлаки в данном случае 'и как дополнительный источник фосфора для. питания растений, причем достаточно длительного действия.: 11а 4-й год при-■ «знания-извести,и шлаков"'.-с-низким содержанием "xoc-Sopa повышался урожай-рапса (таЗл. 5) благодар-яайтрадкзаниз• поведанной"почвен-

Таблица 5

Эффективность читального последайстрия шлаков как чзвестяового а фосйорсодертадаго удобрейш на уроиаг1гоотг опытных культур (г/соо) В.О. I9S8-I99Iг г

Год послвдеРствт

в ВарчачТг, 4-? 5-й е-" 7-"»

рапс райграс кукуруза ячмаль

_2 10 itoN'lioKc.e'P *он 0 17.4 jl 7,6 1Л 2,6

•л и Gx/СОз I Г.к 15,3 27 i 9 лл 3=5.7 l.s 9.6

Л 14 ВФШ I г.к 3L1 Л.1 29,8 55.3 23.'5

Л 15 Эле ктросталеп лавильныЛ плак I г.к -JL ОО А » 1 .3.1 29,5 54,8 2.0 24,2

Л 16 .Лартеновский шлак I г.к л, 4.7 33,9 28?б JLI 49.0

_2 17 Оерросплавпы? илак I г. < ¿1.7 28,5 лл 46,1 JL2 21.3

нср05 6.0 С.6 13,4 5.4

Примечание: чиолчаль - фон WK ; знаменатель - '"он N?K .

ной киолотнооти только при переходе от пзотно-каи'£ного -''она к голногсу минерально ty пгтршш ( W?K). 8 вариантах о внесение Фосфорного удобрепя, судя по урожаГност' даннол кульгупы. не яме-* ло принципиального значения. ioct'oD Б И! несомненно спосооствовал повышению урожай юст" оа>'граса га 3—'i год, кукуруза на Г»-|> а нчиеня на 7-й годы опьта (табл. 5).

Оптимальной норго". вресния i-М как известкового '^ос^орсодс тужащего удобрения в н:>ы-х условиях оказ-.р^сь норма до X г.к (табл. 6). Дво яая нор"а ллака (по 2 г.к) нз ичалч с/^аотвенного праи'ду-чесгва перед oju пдочо.* 1 по уровню урпчса чост1*, hjt по продолк!'-

■/'.'■■' Таблица 6

Эффективность последействия норм ВЯЛ на урожайнооть кукурузы (г/ооо)

Норма ме- .. Год ОхЛ+МаО

лиорантов после- - ВФШ экв. содержа- экв. содержа-

по:г.к , действия нию в шлаке . нию в шлаке.

0,5 ' 3 43,8 11,3 52,0 •

■ ■ <4. 48,8 :: 20,3 ■47.1 ■ ,

5 20,8 3,3 21,3 .

1,0 : - • - 3, ' . 45.4 15,8 . 48,7 .

. 4 ' . 61,8 ■ 28,7. 51,5

• 5 . 36,3 . 8,9 ' 33,7

2,0 3 • 62,9 - • 28,1 53,6

4 - 53,8 ' 29,1 44,3^

5 35,2 . 9Д 34,5

Примечание: фон - 0,7№0,7(С.

' КСР05 3 - 10.8 г/ооо ' ." -

.• 4 - 9,8 г/сос

' - ^ ' .5 - 2,8 г/оос.

тельности действия; Обе нормы обеопечивали хорошие прибавки урожаев по фону ЛГ1С-.-даже на 5-й год после их внесения. Достаточно высокие и стабильные урожаи опытной культуры были получены по относительно невысокой норме ВИЛ как известкового удобрения - по 0,5 г.к. Однако действие этой нормы шлака оказалось менее продолжительным по сравнению с более выоокими нормами, но было равноценно внесению суперфосфата эквивалентно содержанию фосфора в шлаке (табл. 6). •

Норма ВФШ как фосфорного удобрения.не обладала длительным последействдам и обеспечивала прибавку урожая только в первый год: после внесения;! .

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

3) Использование <бооФога_ра<тнидвд ПРИ ндйЯРалааадиа

Прчвенно!? кислотности .шлаками

Содержание фосфора в растениях, зависящее от ряда сопутствующих факторов (кислотности почвы, биологических особенностей культуры), тем не менее молаг служить показателен доступности ин данного элемента.

По полученной урожайности, содержанию фоофора в опытных культурах и раочету выноса фосфора с растениями была отмочена выоокая доступность фосфора ВЕЗ растениями уке в первые фазы лх развития. Например, вынос фосфора с первым укосом райграса в варианте с ВФШ составлял 164 мг/сос, о суперфосфатом (эквивалентно содержанию фосфора в шлаке) - 55 нг/сос, с известью и плакагш с низким содержанием фосфора - всего лишь 3-6 мг/ооо. Суммарные размеры потребления фосфора опытными культурами увеличивались при использовании ВФШ по сравнению с известью в несколько раз.

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

Коэффициент использования фосфора ВФШ сельскохозяйственными культура-«] в зависимости от норда его внесения. В.О. 1986-1990г г.

Таблица 7

Варианта

2 0,7М 0.7К. - Лон

3 ВФШ 0,5 г.к

4 в-ая 1,о .к 6 ЗФШ «.,0 г.к

1755 Т>10 7020

22,2 313

1С0 С 51

16,5 13,0

9,0

■ ; ■ ,11

Внесение повышенных норм фосфора о ВФШ прп известковании кислых почв и невыо окие коэффициенты его. использования растениями в первые роды-указывают на возможность длительного последействия шлака как фоофорного удобрения,!

. 4) Иаманаай9...Фватаюаас!Г0. .о.о.става..пРзввпнцч ФодФат.оа , дашоа?..-: - дадз.длид.т.ой доздн '.в .результата взазмод9йд.тдзя.л' дзд-длааад Внаших исследованиях рассматривалось содержание подвижного фосфора в почве (метод Кирсанова) при длительном взаимодействии с нею различных металлургических шйаков в сравнении с фосфорными , удобрениями и извеотью.! Эффект от применения извести и шлаков с низким содержанием фоофора был одинаковым (рис. I). При внесении ВФШ содержание подвижного фосфора в дерново-подзолистой почве, по-, вышалось не только за счет мобилизации почвенных фосфатов, но и за счет поступления в почву фосфора шлака, в первый год с 1,4 до 29,0 мг/1СЮ г, и составляло на 4^ годы 7,4-9,3 мг/100 г почвы, неомотря на оамые высокие выносы фосфора с урожаями опытных культур в этих: вариантах. ВФШ,*внесенный в норме.фосфорного удобрения, не 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 «г/100 г почвы). ;

. Чтобы правильно оценить действие фоофорсодерзсащего удобрения, надо знать, в какие формы переходит фосфор и насколько интенсивно выражены процессы его.превращения в почве.-По полученным нами данным, на распределение минеральных фосфатов в почье большое влияние оказали время взаимодействия шлака с почвой и нормы.его внесения. Фракционирование" почвенпых. фосфатов по методу Чанга-Даексона попадало повышение содержания рыхлосвязанных фэсфатов в 3-6 раз в течение 5-6-тп лет при внесении 351 (табл. 8), увеличивалось такче количество Яй -Т •■ и соответственносумма фракции^мчяэральных фосфатов.. ' ■ . ' ' ' - • . , '. ' :

Р205М2/ЮО£

фон-1/} и 1,0К

"I 1 " 11 I

19&? ¡936 1Э07 1Ж Ш9 МО

-Сосо1 1гп -в<рш 1гп

50

40

30

20

ю

Р^05 мг/юог

ФОН -1,0 N1,0К ¿7,8К

1т тв т ш им 1990

гсдлрМтя опыта

----- электраст !гк

—*—*--нартеноВ 1 г к

—-------Срерросп 1

Рис. I. Влаяние шлаков ва содержание подвижного фосфора в почве (со Кирсанов;)

Таблица 8

.зиепение фракционного состава минеральных Фосфатов при длительном взаимодействии ВФПГ с дерново-подзолистой почвой (цгЯОО г почвы). В.О. 1985-1990гг.

1 Варианты Рыхлое вязанные Фоойвгы ін ща А І-? 0,5н Шцр & -Р о,1н МьОН и 0,5н -? Щ 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

і І.ОМІ.ОК - Лон І 0,44 4,0 0,9 9 0,9 46 8 17 10 75

с СО/С05 I г.к сл. 2,5 0,9 17 1.2 46 14 27 16 92

4 зги і г.к 0,62 2,0 25 14 1.8 54 27 16 54 86

Ь РЛ экв В5Ш 0,58 2,3 27 35 0,5 41 31 44 59 122

о 13 - экв ВЇЇЗ 0,53 2,8 10 32 0,5 53 18 53 29 140

10 1,0Л'Х.0К0.8РС - фон 2 0,44 6,5 6 36 1.8 51 10 34 19 127

II СлСО* I г.к 0,58 4,0 23 45 1.6 36 10 40 35 125

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

т "> -О Рп экв ВШ 0,90 3,9 22 90 0,5 62 10 70 33 ??6

гг І.ОМ.ОКР.БРц + £а,С05 I г.к 0,49 2.5 2 29 І.І 33 13 104 17 168

ТС І. ^ 1,с№.ОК0.ЬРя + СсиСОз I Г.к 0,25 2,8 13 38 І.І - ■ 62 13 69 27 172

Примечание: I - 1985 г 2 - 1990 г

. Таблица 9

Изменение фракционного состава минеральных фосфатов в.зависимоети от нормы внесения илака

(мг/100 г почвы). 5.0. І987-І990Г.Г.

а . ■ Варианты , " Рыхлосвязан-ные фосфаты 1н МцС£ и.? 6-Г О.ІнЛШ О.БпН&Ц Сумма фракций Валовой фосфор

I 2 ' I 2 I 2 І 2 І • 2 ,1' 2 ,

і Без удобрения 1.6 5,3. 9 .15 • 14 8 12 .18'-' 35 45 105 190

о' 0.7ІУ0.7К - фон .' ' - • V 1,1 6.0 12 22 15 " І 8 16 35 50 90 220

ВЗЫ. С,5 г.к ; ~ 1.4 5,3 17 -I? 18: 8- 7. 18 ,44 " 46 103 205

5 - шз' 2,0 Г.к:;', >■ У; ■ . 1.4 9,3 69 56 56 7 36 38. 161 109 180 410'

5 экв.шл 0,5. г.к .Ь1 .6,3 27 , 22 із 7 6' 19 46 54 90 160

8 Со,0+ М^О . '• экв.шл 2,0 г.к. 3,4: 5 II. ІЗ*' 9 .9 16 27 ,39 88 370

9 ¿0,0 + М^О+ІРбэкв.шл 0,5 г.к 2,4. 5,3 17 25 . 21 8 9- 24 .49 61 113 150

,11' Со,0+-МдО+^С^экв.шл.'¿,0 г.к 10 11,5 76 29.;' 35 7 12 33: 132 109' 180 175

V; Лримечание; I - 1987г. .. ^* • •

• •• ; 2 - 1990г..

Количественные соотношения между Фракциями завиоели от вида фосфорного удобрения. При внесении супзрфосйата (эквивалентно содержанию фосйора в ВФШ) отмечалось интенсивное накопление Со* -*Р (44 мг/100 г почвы) и в меньшей степени № -Р (35 мг/100 г почвы). что указывало на быстрый переход водорастворимой формы фосфора оуперФоофата в труднорастворимыа для раотения формы (табл. 8). Большая чаоть фосфора преципитата находилась в почве в випеА^-Р и в меньшей отепени в форме ^ _"Р . Часть Босфора Фосфоритной муки находилась в виде Са. -~Р к & -*Р . составляющих около 76 %, и лишь 24 % фосфора фосфоритной муки находилось в доступной ,1?ля растэний форме.

ВФШ в равной отепени с суперфосфатом повышал количество рых-лосвязанных фоаФатов в почве как в первый, так и на пятый год после закладки опыта (табл. 8). В первый год были отмечены равные количества кЬ-Р и Са.-*Р в вариантах с ЗИП и суперфосфатом, но более чем в 3 раза повышалось в этот год содержание Не. -~Р при виесзшы ВФШ. После пятилетнего взаимодействия удобрения с почвой наибольшая часть фосфора супергёосйата и "оспорптноП муки переходила в Со. —*Р , в варианте о ПЯЛ содержание этой фракции было почти в 3 раза меньше, а большую часть составляла фракция -Р (табл. Й). С увеличением нормы внесения повыаялось количество всех фракций фосФора в почве ч в 2-3 раза сумма фракций в целом по сравнению с небольшой нормоЛ атака (табл. 9).

При однократном внесении Кв почве <*ооФорного удобренчя было отпечено приблизигелыо одинаковое распределение почти всех видов м.шарачы'их Фос<*атов в основных сравниваемых вариантах (В®! - суперфосфат).

5) Ашшрддгтоокая, .оаздка и.о.а<адьзо.ваыая,.йтдодов • ■маг.аддаагачаск.ой_¿шшишжздж^т-азва^кодиш' ' двмогатдолздлдахах. дача Вопрос использования металлургических шлаков в сельоком хозяйства не можат быть положительно решен баз детального исследования их как источника загрязнения тяжелыми металлами окружающей среды. • ■' • .

В наших исследованиях было установлено, что степень влияния тяжелых металлов на почву и возделываемые культуры завиоела от ряда взаимодействующих факторов: вида шлака и его нейтрализующей . способности, нормы внесения, времени взаимодействия шлака о почвой, минерального фона, биологических особенностей опытной куль-турн. . • ^

Ежегодное применение азотно-калийных удобрений в течение 5-ти лет приводило к подкислению почвы и повышало содержание в ней Ре. , и и по сравнению с чистым контролем (рис. 2); содержание Ми/ при этом, наоборот, уменьшалось. Внесение извести и смещение рН в щелочную оторону значительно снижало содержание.тяжелых металлов в почве на фоне №К... Применение фосфорных минеральных • . удобрений и поступление с ними в почву различных примеоай повышало содаржание в почве тяжелых металлов дажэ по фону извести..-;

Использование различных металлургических шлаков стак нейтра- % лизаторов почвенной кислотности действовало неоотнаково на накопление тяжелых металлов в почва. Например, на 5-3 год последействия элактросталаплаетльный и ферросплавный,шлаки снижали содержание и Мп/ в почве (рис. 2), а ВФШ повышал их содержание (в 1,1-1,2 раза) по сравнению с фоном и известью на фоне МРК . .Наибольшее содержание УЛ было отмачано в вариантах с мартеновским и ферросплавным шлаками на фоне полного минерального питания,-Пооравне-

я

УШ///Л

mm,

У//)///Ш/Ж

У///////,

шш

\

І

ТЁШ

1

V//////M

WÂ

h

УШ/Шл

шш

\ттш

І %

I I

I

í

s

I

и к

s

о. g о s

V су-

S:

D

я а (і* о

а ?

и о к 15

О

s

0 с

1

о m о

и р

а л

с

& ?

a

S ó

>s

§ гг

СО ID И

О

Й 1

>а о

К 1-J W

£-• •

К О

R '

« а

о

«5

нига с известью, содержание (А, в почве на фоне Л/РК во всех вариантах о использованием различных шлаков было меньше (рис,- 2). Длительное взаимодействие различных шлакоизвестковых удобрений о почвой не; привело к накоплению в ней таких элементов, как Со ,

N1, Сю на 5-й - 6-й год после закладки. опыта независимо от . * фона. . , . ./ /

Помимо видов известковых удобрений; времени-взаимодействия • шлаков о почвой, норма внесенныхнеяиорантов оказывала разное . действие на содержание тяжелых металлов в почве. Т&к, например,- на 5-й год последействия в варианте с ВФШ увеличивалось содержание . .• Еа , Мп«и Оь в почве,с увеличением нормы внесения шлака от 0,5 до 2,0 г.к (табл. 10).

Однократное внесение В®, как фосфорного удобрения, привело к увеличению содержания Ее. , Мл. , ¿п, и Си. в почве по сравнению с фоном ( МК ), и не представляло опасности загрязнения почвы СМ п 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 различая монно отметить относительно Ее. и'1 Ми, , было,несущест- : ванное повшзнна их оодеркания в опытно!! культуре (в первом укосе) в вариантах о ВЭП относительно минерального фона.: -1. -. ."' ''

Таблица 10

Изменение химического состава почвы при внесенич ВЖ (В.О. 1290л- 5-й год последействия)

Варианты Чорма РНсол. по КирааноЕу УгЯСОГ ПОЧВс! & Мп, н» и а Оь

по г.к чг / КГ

I гез учобозния - 4.3 0,9 563 96 42 11,3 1.3 -

2 0,7МЬ,71С - ион - 3,9 1.4 593 95 92 13,9 1.4 -

0,5 5.1 0.8 598 ПО 54,7 12,4 1.2 0,1

1,0 5,7 V 709 ?73 г,3,3 11,2 1.4

0 ?.о 6.4 29,3 305 437 67,6 13,6 1.0 3.3

; ! Со-0 + МаО 0,5 4,3 1.0 665 134 69,5 13.5 0,5 -

- в. в вал 1.0 4.7 2.7 670 203 53,7 П.7 0,9 -

- ?.о 6,6 0,7 663 160 56,0 19,8 0,8 -

9 Со/0 + М$0 +?г,05 0,5 4.6 2,9 674 163 52,6 12,2 г.о -

Т эчв. соя. в ЗФШ 1.0 5.6 3,3 721 204 43,6 13,0 1.9 -

2,0 6,9 33,5 731 212 55.0 13,9 0,3 -

Прчэчшше: гязелыз иетати-1п НС1.

го • : . .

; Таблица II Поступление тяжелых металлов в.растения кукурузы в зависимости от нормы мелиоранта (в чг/кг сухой массы)

. (В.0. 1990г-5-й год последействия): . .'• V, -

Элементы Органа рас- Без Удобре- Фон ' ВФШ &.0 + экв.сод м?о в шлаке иО + МаО+ПЪ экв.сод. в шлаке

ния 0.5 г.к 2,0 г. к 0,5 г.к 2,0 г.к 0.5 г.к 2,0 Г.К

& 1 2 182 213 ^ 481 . 82 • . 195 91 217 | ,327 122 175 • V 89 142 . 91 148

3 1466 117 334 552 286 ' 282: 260

Мп, I 296 | 334 161 30 } 245 21 124 25

2 231 204 45 37 155 29 .

3 - 211 . 55 143 . 445 . 47 ' 193 50

1 2 19? 141 | 207 112 . 102 71 ■ 73 | 147 , 105 '86'. 115 ' 97 80 • 71

3 - 509 1 III 58 285 73 юэ; 49 '.

1 2 4,6 Б,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.о ;

Со 1 2 2.6 2.1 ] 55 •1,4 0.8. 1.8 1; 3,0 .1.2 ! 2,2 1Д 1;5 1.0 2.5 •

3 - 23 . 32 2.3 12 : '3,5 3,8 .2,5 ..

а I 0.8 { 3.6 0,6 , 0.4 0,6 '■ .0,8- - 0.3

2 ' 1.0 1 0.9 0.7 - 0,6 :". 1,2 .1.2:

3 - 4.3 0,6 0.4 . 2,1 0,8 ■1.5 1.1

Ои 1 2 1.8 1.5 | ' 118 9,6 1.5:' ■, 1,1'. 1,2. ] 6.7. 1.3 . 0.9' 1.Х 7? 0.8 . 7.9 '

/ 3 - 112 1.3 34.' '. .. 13 10 17 10 :'

I 16 . } 7.6 2,2 1.4-' | 46 2.1 2,1-•. 1.8 ,

м 2 4.0 3,1 2,5 2.8 2.6 2.5 . >

3 .120 4,0 17 . 20 6,9 16 ч ■■' 6,7

Си, I 7.0 5 7.3 4,3 3,9, 1 г; <э - б.о ; ' 5.0 . \ 3,5 .

2 5,0 ,8.3 '' 4,2 I • 5.0 ' 4,2 3.3

3 ' - ■ '23 : 1,6 5.9 ' 7,9 12. ' ■ 7.5 ; : 9,9

Примечание: - I - стебли " . 2 -листья 3 - корни :

В опыте о кукурузой (табл. II) на 5-й год пооле внесения шлаков распределение тяжелых металлов по вегетативным органам растений (стебли, листья) определялось в различные Тази развития культуры. Элементы распределялись в убывающем порядке следующим образом:

стебли: Мгъ >2п.>Яе>Си, № >£о> (л,

листья:

Металлургические шлаки, в том числе ВФШ, не повышали со^Р-жания тяжелых чатаялов в вегетативных органах кукурузы не в ранние, но в более поздние сроки развития расгенш'. В варианте о извеотью (сравнительный контроль), особенно в первые сроки вегетации опытной культуры, получены данные о более высоком содержании Мгх> > • Нги и

Содержание тяжелых металлов в опытных растениях в значительной степени зависело от нормы внесения .злака, т.е. от нейтрализующего действия мелиоранта. Вследствие этого ВОТ в норме по 2 г.к, обладая хорошей нейтрализующей активностью, и несмотря на значительные количества поступающих с этой нормой различных элементов, существенно снижая по сравнению с нормой по 0,5 г.к содержание большинства тяжелых металлов в растениях кукурузы (табл. II).

Применение ВФШ не привод <ло к накоплен!я в опытных растениях токоических количеств тяжелых металлов (выше ИПК), которые отзывали бы внешние симптомы токсического воздействия элементов на растения (торможение роота, хлорозы, чекоозы, различные яор'Тою-гичвскиа изменения) и в итоге отрицательно ви'яли бы на показателе продуктивности опытных культур.

: / вывода . . ; \

1) Высокофоофатный.конверторный шлак как химический мелио-

' ' ' ■. ■' ■ а .■ *

ранг, улучшая агрохимическую характеристику дерново-подзолистой

почвы, снижал ее кислотность, содержание подвижного алюминия, повышал степень насыщеннооти почвы основаниями и количество доступного растениям фосфора. Сдвиг реакции - до I¿5 единицы рН в ще- ; лочнуго сторону был. отмечен на протяжении 4-5 лет посла внесекия ВФШ в дозе по I г.к. Последейотвие шлака как нейтрализатора поч- ; венной кислотности заканчивалось в условиях вегетационного опыта , на 6-7-й год.

2) Известкование .дарново-подзолдстой почвы ВФШ (по I г.к)./. имело наибольший эффект действия и последействия на урожайнооть1 опытных культур на азотно-калийном фоне и исключало дополнительное; внесение минерального фосфора в течение 5-6-ти лет опыта. ВФШ, . „ внесенный в норме фоофорного удобрения, не обладал последействием.

3) ВФШ повышал содержание и выноо фосфора с урожаями опытных культур. Коэффициент использования фосфора шлака в первый год; соотавлял 6-9 %, что указывает на постепенное и длительное использование фосфора сельскохозяйственными культурами. ','.

4)'ВФШ улучшал фосфатный режим дерново-подзолистой почвы, повитая содержание в ней подвижного фосфора (по Кироаноі.у) в первый год о 1,4 до 9,2 мг/100 г почвы при внесении шлака в норме фоофорного удобрения и до 29/мг/100 г почвы при'норма'шлака по I г.к. _

5) ВФШ увеличивал содержание рыхлоовязанных фосфатов и кальций-фосфатов (по методу ЧангагДжексона). В последействии на 5-й год ' большая часть фосфора в варианта с ВФШ была представлена в почве ..

в вида Не -ГР , а в варианте с суперфосфатом и-фосфоритной мукой«

- Со, -*Р , что свидетельствует о меньшем закреплении в почве фосфора шлака, чем фосфора минеральных удобрений.

6) Металлургические шлаки, а том числа ВФШ, не увеличивала содержание Со , Ыл- , Си, , Cet , Т-4 в почва и растениях. Виоокие нормы ВШ (по 2,0 г.к) приводили к повышению содержания в почве Fà , Мгъ , Ъп, и Ou . Однако, судя по содержанию этих элементов в растительных образцах и по уровню урожайнооти опытных культур, эти количества не превышали ПИК.

Основные материалы диссертации 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 XX Всесоюзной конференции: "Микроэлементы в биологии и их применение з сельском хозяйства и медицине". - Самарканд, 1990. -С. 254.

Объем п л

Заказ 785

Тираж 100

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