Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние пород-мелиорантов на функциональные свойства и плодородие ирригационно-ослитованного карбонатного чернозема

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Влияние пород-мелиорантов на функциональные свойства и плодородие ирригационно-ослитованного карбонатного чернозема"

РГ6 од

/ 3 МАП 1000,

' СТАЫ'СПОВ'СКУ! ОГДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО 3M13HI1 СЬДЬСКОХОЗйЙСТВБНЯйй ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ХАССАН КОР

вжяш;ь ПОРОД-ШШОРАНТОБ НА ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА И ПЛОДОРОДИЕ ИРРИГАЦИОННО-ОСДИТОВАЛНОГО КАРБОНАТНОГО ЧЕРНОЗЕМА

06.01.01 - общее земледелие 03.00.27 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой cieneim • кандидата сельскохозяйственных наук

Ставрополь I9S5

Работа выполнена в Ставропольском ордена Трудового Красного Знамена сельскохозяйственном институте

Научный руководитель: кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Тюльпанов В.И.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

ст. научный сотрудник Куприченков М.Т.

кандидат сельскохозяйственных наук, допент Зюзик Г.М.

Ведущая организация: Ставропольский йьучно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации (СтавБШГиМ)

Защита состоится " " 1993 г. в Ю час.

на заседании' специализированного совета Д 120.53.01. при Ставропольском ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственном институте (355014, г. Ставрополь, пер. Зоотехнический, 10)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ставропольского сельскохозяйственного института

дан " " бШ^кил^Л 1993 г

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета Желтопузов В.Н.

I. ОБцМ лАРАКТЕРЙСТЙ 5 Л РлБОТЫ

Актуальность теш. Б Предкавказског. регионе орошаемых черноземов 369 тыс. га. Вследствие фильтрационных потерь на значительной их площади грунтовые вода поднялись к оямесде 3 м,а на 30/5 площади и выше ее, что привело к смене промывного водного режима почвы на капиллярно-подпертой. Последний является основной причиной развития слитизацик даке у наиболее стойкого к этому процессу карбонатного подтипа чернозема, что сопровоас-дается значительной, а при особенно высоком поднятие грунтовых вод и полной, потерей почвекшго плодородия.

Особенностью ослитованних черноземов является то, что приобретенные иш в этом процессе неблагоприятные свойств» являются очень о^ойи'иш и не исчезают да,.;е после искусственного дренажа, снижения уровня грунтовых вод глубже 3 и и восстановления проианого водного релшьа почвенной толщи. В этой связи разработка приемов ускорекного восстановления почвенного плодородия црригационно-ослмтованного карбонатного подтипа черноземов является одной из сашх актуальных задач орочаекого земледелия.

Цель и задачи исследований. Цель исследования состояла в разработке ускоренного и наиболее эффективного приема восстановления ирригационно-ослктованного карбонатного чернозема. В соответствии с этим в задача исследований входило:

- провести сравнительное изучение основных свойств типичного и ирригационно-слитого карбонатного чернозема, выбрать типичной участок для проведения нолевого опыта;

- заложить стационарный полевой опыт по выявлении действия и последействия различных пород-мелиорантов и их сочетаний на основные функциональные свойства аелисрируенои почвы и урожайность кукурузы;

- выявить экономически выгодный прией повышения плодородия исследуеысй почвы для внедрения в сельскохозяйственное производство.

Научная новизна. Впервые на ирригационно-слитои карбонатной черноземе проведены комплексные стационарные полевые исследования по выявлению влияния различных пород-мелиорантов в действии и последействии на функциональные свойства и повышение плодородия наследуемой почвы.

Практическая значимость. На основании проведенных исследований разработан наиболее эффективный и экономически выгодный метод ускоренной мелиорации ирригационно-ослитованных карбонатных черноземов, рекомендованный для внедрения в сельскохозяйственное производство Предкавказского региона.

Апробация работы. Основные материалы диссертации были доложены на научных конференциях агрономического факультета Ставропольского 'сельскохозяйственного института в 1990 и 1993 гг.

Объем и структура. Диссертация изложена на >(Ц/ страницах машинописного текста, включает введение, б разделов и выводов. Экспериментальный материал представлен в 24 таблицах и 12 рисунках. Список литературы включает наименований,в том числе I) зарубежных авторов.

2. МЕСТО, МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Полевые опыты по теме исследований проводили на орошаемом участке в совхозе "Московский" Изобильненского- района.В основу опытов были положены методические рекомендации А.А.Кудрявцевой (1945) "Методика и техника полевого опыта на стационарных участках" и Б.А.Доспехова .(1985) "Методика полевого опыта". Участок для проведения полевого опыта был выбран на типичной ир-ригационно-слятом карбонатном черноземе. Опыт был заложен осенью. 1938 года, а с весны 1989 года начали рбетмные наблюдения и исследования.

Схема опыта

1. 44 кг/га N - контроль I.

2. 44 кг/га N + I т/га апатитового концентрата - контроль 2.

3. 44 кг/га N + I т/га апатитового концентрата + 3 т/га СаСО^.

4. 44 кг/га N (0,2 т/га НШ^) + I т/га апатитового концентрата + 3 т/га СаС03.

5. 44 кг/га Я + I т/га апатитового концентрата + 3 т/га фосфо-гипса.

6. 44 кг/га N + I т/га апатитового концентрата + 25 т/га карбонатного песка (3 т/га СаС03).

Выбор пород-мелиорантов определялся не только химизмом, но а местным наличием, относительной десевизной и доступностью. Для проведения полевого опыта их приобретали: апатитовый концентрат и фосфогипс в НПО "Азот" г.Невинномысска, известняк-ракушечник в Михайловском карьере Шпаковского района, карбо-

натный песок в карьере совхоза "Московский", где проводились опыты.

Размер опытной делянки 25 ы2, учетной - 20 ы2. Повторность опыта четырехкратная, размещение рендомезироЕанное двухрядное, ширина защитных полос между вариантами 0,5 м. Испытуемая культура - кукуруза сорта "Донская высокорослая". Посев проводили вручную по разметной доске с мекдурядьями 70 см и в ряду через 25 см, количество растений в гнезде I (из расчета 60 тыс.растений на I га).

На каждом варианте были выделены специальныз площадки размером 2 м2, где проводили режимные, почвенные и микробиологические исследования.

Уход за посевами кукурузы в опыте проводили вручную в соответствии с агротехническими требованиями культуры. Рыхление, прорывку в гн^'здах, прополку выполняли одновременно и одинако-. во по всем делянкам опыта в течение одного дня.

В соответствии с программой исследований анализы и наблюдения проводили по следующим методикам: плотность почвы методом режущего цилиндра; з.тажность почвы весовым методом; агрегатный состав: сухое просеивание по методу Н.И.Саввинова, мокрое - на приборе И.М.Бакшеева; гранулометрический и микроагрегатный составы по методу Н.А.Качинского; плотность тзердой фазы пикноме-трическим методом; гумус по методу И.В.Тюрина б модификации В.Н. Симакова; анализ водной вытянки по общепринятой методике; • состав обменных оснований по Пфефферу в модификации В.А.Молодцова и В.П.Игнатовой; определение подвижных форм фосфора и калия по методу Б.П.Мачигина в модификации ЦИНАО; рентгеноструктурный анализ состава "глинистых минералоз на аппарате ДР0Н-0,5 в исходном, насыщенном этиленгликолем и прокаленном при температуре 550°С в.течение часа образцах фракции илй; анализ почвенного раствора, вытесненного из свежеотобранных образцов этанолом по методу Н.А.Комаровой (1956); окислительно-восстановительный потенциал, рН, ЯО^, Са2+. и другие иона непосредственно в зоне, ризосферы кукурузы с помощью сосгветствуюЕдх ионоселектив-ных электродов; микробиологические анализы в соответствии с методикой, изложенной з руководствах по микробиологии (1987).

Режимные почвенные анализы проводили в Ад^ по вариантам опыта в фазу 3-4 листа, цветения, молочпо-зоснов ой спелости и после уборки кукурузы.

Совхоз ".Московский" Изоо'ильызнсксго района согласно агроклиматическому справочнику (1571) относится к умеренно жаркому подрайону с неустойчивым увлажнением: ГК 0,9-1,1, сумма температур выше 10° 3200-3400. Продолжительность безморозного периода составляет 180-195 дней. Осадков за активный период вегетации выпадает порядка 300-350 ш. Среднегодовое количество осадков равно 533 мы. Однако погодные условия в отдельные годы подвержены 'Некоторому отклонению. Так, в 1939 году сумма осадков б мае превысила норму на 10 ми, в июне на 60 мм, в июле на 8 ш, а в августе осадков выпало на 28 мм меньше нормы. В 1990 году значительный дефицит осадков был б июле (56 им)., а в 1991 году в июне (15 им) и июле (18 мм). В остальные месяцы отмечалось превышение нормы осадков на 13-74 мм. Дефицит влаги в почве устраняли орошением. Влажность в 0,5 м слое почвы поддерми-.вали на уровне 60-70/6 от НВ.

Температурные условия вегетационного периода роста и развития кукурузы в годы исследований несколько отличались от средних многолетних показателей. В мае 1989 года была на 2°С ниже среднемесячного многолетнего показателя, а в июне, июле и августе несколько выше. В вегетационный период 1990 года был прохладный, особенно в мае месяце, среднемесячная температура которого была на 3,б°С шше среднемноголетней, что отразилось на росте и развитии растений кукурузы и привело к некоторому снижению уровая веленой массы этой культуры. Температурные уело -вия вегетационного периода 1991 года были аналогичны 1989 году.

Карбонатные черноземы сформировались на эолово-делювиальных лессовидных суглинках, мощность которых на орошаемом участке совхоза "Московский" достигает 30 и. Залегают они на темно-бурых надпонтических глинах, которые являются водоупороы для грунтовых вод. По данным гидрогеологического обследования до начала орошения уровень грунтовых вод находился на глубинах от 17,8 до 22 м. Через 11 лет эксплуатации орошаемого участка грунтовке воды местами поднялись до 7С-80 см от поверхности почвы за счет инфкльтраццонных потерь воды при орошении и из магистрального канала, русло которого проложено в земляном ломе.

Смена водного решила от сквозного промывного в первые годы ороиения до капиллярно-подпертого при подъеме грунтовой воды выше 3 м от поверхности почвы привели к ухудшению агрофизичес-

ких свойств, водно-воздушного режима и, как следствие, к слити-зации почвенлой массы карбонатного чернозема. Превалирование анаэробных условий привело к существенному падению (до I%) содержания гумуса, ухудшению газового режима и окислительно-восстановительного потенциала верхнего полуметра гочвы, снижении ее биологической активности и плодородия.

В 1987 году на участке начали работы по устройству горизонтального дренажа закрытого типа. Уровень грунтовых вод-начал снижаться, однако плодородие слитых карбонатные черноземов осталось крайне низким из-за потери фильтрационных свойств слитого горизонта, застоя поливной воды и атмосферных осадков.Анаэробные условия привели также к значительной потере углекислого кальция и подвижного фоофора вследствие образования фос&атно--карбонатно-железо-марганцевы.х конкреций. В результате,как показало агрохимическое обследование, содержание подвижныл фосфатов снизилось до 8 мг/кг почвы, марганца менее 10 мг/кг, цинка менее 1,5 мг/кг, а серы мензе 5-6 мг/кг, что отвечает крайне низкой степени обеспеченности растений этими элеиентами.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 3- ФИЗИЧЕСКИЕ И АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Негативные последствия капиллярно-подпертого водного режима в первую очередь проявляются через ухудшение структуры и увеличение плотности сложения почвы. Структура и плотность сложения - основные параметры, которые определяют агрофизические свойства и режимы (водно-воздушный,окислительпо-восстановитель-ный, микробиологический, пищевой и др.) почвы, а через них оказывают Блияние на уровень эффективного плодородия. Обесструкгу-риванйе и уплотнение черноземов при орошении установлено многими исследователями (3.В.Медведев, В.Г.Цибулько, 1982; А.Г.Бондарев, 1982). 5ги изменения обусловливаются тремя группами процессов: осолонцеванием,засолением и слигизацияй почвенной массы.

Гранулометрический и микроагрегатный анализ почв совхоза свидетельствует, что при смене-промывного водного режима на капиллярно-подпертый в орошаемых черноземах проявляется отчетливая тенденция к увеличению микроагрегатной раздробленности и увеличению коэффициента дисперсности (таблица I). Изучение состава глинистых минералов в орошаемых карбонатных черноземах показывает, что при промывном зодном режима содержание монтмориллонита в пахотном и подпахотном горизонтах чернозема не пр^-

Таблица I

Содержание к минеральный состав фракции ила орошаемых карбонатных черноземов

Гори- :Ыинералогический состав: зонт, :фравдии < 0,001 мм, % : глубина

< 0,001 мм,

образца,:монтмо- :гидро-:каоли- :грануло-:микроаг-см :риллонит:слюда шит :метриче-:регатный : : : :скии :

по Качкн-скому

Обычные (грунтовая вода > 3 к)

13 50 32 31,1 2,4 7,7

20 53 27 36,8 1,9 ' 5,2

Слитые (грунтовая вода -с 1,5 м)

29 44 27 32,6 2,6 8,6

31 40 29 32,5 2,5. 7,7

Апах°"25 Ап/п26-27

АпахО-25 Ап/п2б-47

вышает 20% о! состава глинистых минералов. В черноземах с капиллярно-подпертым водным режимоа содержание монтмориллонита в этих горизонтах возросло на 11% вероятно за счет трансформации гидрослшд, а такие частичного неосинуеза из подвииных продуктов гидролиза первичных минералов и грунтовой воды.

Перестройка состава глинистых минералов в процессе слити-зации сопровождается изменением агрегатного состояния и структурных показателей в пахотном и подпахотном горизонтах (¡таблица 2). В первую очередь эта перестройка ведет к возрастанию

Таблица 2

Агрегатный состав орошаемых карбонатных черноземов

Горизонт, глубина,

см

Просеивание, % агрегатов

сухое

мокрое

> 7

7-0,25 :< 0,25 :>7 :7-0,25:<0,25

Апах°"25

лп/п'

26-47

¿пах0"25 Ап/п26-47

Обычные (грунтовые воды > 3 м) 62,9 34,4 2,7 6,4 69,0 34,6 57,0 6,4 ' 6,0 63,2 Слитые (грунтовые воды < 1,5 м) 76,9 18,0 5,1 4,2 65,5

53,7 38,4

3,1 62,5

24,6 30,3

31.3

34.4

0,67 2,41

0,33 0,97

глыбистости на фоне сокращения агрономически ценных фракций, что подтверждается анализом состава фракций при сухом'и мокром просеивании. Так, при сухом просеивании в пахотной горизонте ирригационно-слитых черноземов совхоза содержание фракций больше 7 мм увеличивается на в подпахотном на 24$. Содержание же агрономически ценных агрегатов снижается соответственно на 16,4 и 18,655.

Изменение соотношения основных групп почвенных агрегатов при сухом просеивании обусловливает снижение коэффициента структурности в слитых черноземах в 1,8-2,5 раза.

Анализ структурных агрегатов на водопрочность показал, что,-во-первых, по сумме агрегатов от 7 до 0,25 мм орошаемые черноземы существенных различий при любом уровне залегания грунтовых вод не имеют и, во-вторых, водопрочность их оценивается как отличная - сумма агрегатов больше 0,25 ым 62,5-69,0%. Как отмечают С.¿.Николаева, Е.М.Самойлова (1985), это явление обманчиво и связано с наличием агрегатов с очень плотной упаковкой элементарных почвенных частиц, обладающих очень низкой внутриагре-гатной порозностью. Эти агрегаты практически не имеют агрономической ценности, но по существующей методике определения попадают в разряд водопрочных, поскольку в результате отсутствия внутриагрегатной порозности не разрушаются.

Анализ структурного состояния лрригационно-слитсй карбонатной почвы в опыте по результатам сухого и мокрого просеивания свидетельствует, что породы-мелиоранты обладают различной структурообразующей способностью (рисЛ). Как и следовало ожидать, апатитовый концентрат в чистом виде (вариант 2) не улучшил структуру почвы: агрегатный состав по результатам сухого и мокрого просеивания практически не отличался от контроля. Наилучшие показатели до результатам сухого просеивания почвы получены на варианте, где СаСО^ внесли вместе с азотной кислотой. В сравнении с контролем глнбистость по этому варианту снизилась на 27,8$, а содержание агрономически ценных агрегатов возросло на 24,6%. Объяснить это можно тем, что НАО^ усиливает протонный гидролиз СаСО^ и способствует уменьшению его кристаяличнооти. Л.В.Гончарова, В.И.Сергеев (1985) отмечают, что образующийся при гидролизе СаСО^ гидрат окиси кальция покрывает оболочкой мелкодисперсные частицы г.очвы и склеивает их в зернистые агрегаты. На вариантах 3 и 6, где протонный гидролиз СаСОт породы

% фракций

60

30 --

>10 мм

10-0,25 мм

516

<0,25 мм

2

4

5

3

6

4

60 --

30 •■

Фракции:

Г 12 13 I 41516

>7 мм

I 12 1314 516

ш

112 3. 4|5 16

<0,25 мм

7-0,25 мм

Рве. I Структурное состояние почвы по вариантам

опыта:. А - сухое просеивание, Б - мокрое просеивание

Примечание: 1,2,3,4,5,6 - варианты-опыта

проходил только под воздействием кислотных выделений почвенной флоры и фауны, содержание агрономически ценных агрегат о:; увеличилось тпль!;о на 10-15$ по сравнению с контролем.

Фосфогипс (вариант 5) по своему структурообразующему действию при сухой просеивании занимает 2-е место после варианта СаС05 с азотной кислотой. Однако анализ структурного состоя -ния по результатам мокрого просеивания свидетельствует, что по своему влиянию на водопрочность структуры самым эффектив -ным мелиорантом является фосфогипс. На втором месте по этому признаку находится вариант с СаСО^ совместно с апатитом и азотной кислотой, затем СаСО^ с апагиток. Карбонатный песок и апатит злияния на водопрочность структуры в сравнении п контролем не оказывают.

В 1989 году,-т.е. первом году действия пород-мелиорантов, было проведено-изучение сезонной динамики подвижных форм азота и фосфора по основным фазам развития кукурузы и после ее уборки. Результаты анализов по усредненным данным из всех 4-х повгорностей приведены на рис.2.

Агрохимический анализ выявил, что содержание подвижных форм азота в фазу 3-4'листа по вариантам опыта колебалось в пределах 50-64 мг/кг г.очвы. В фазы цветения и аолочно-восновой спелости початков кукурузы содержание подвижных форм азота снизилось в 2-2,5 раза, что объясняется усилением поглощения азота в связи с ростом биомассы растений. После уборки кукурузы произошло накопление подвижных форм азота в почве до уровня 4Э--55 мг/кг почвы.

Наблюдении за динамикой доступных форм фосфора показали, что по всем фазам развития кукурузы содержание фосфора в почве оставалось более или менее постоянным. Связано это,во-первых, с равномерным поглощением фосфора растениями кукурузы в течение всей вегетации и, во-вторых, с равновесными темпами мобилизации и иммобилизации этого элемента в почве опытного участка.

Среднее содержание доступных форм фосфора по вариантам опыта в сравнении с контролем возросло в 2-2,5 рага, чю свидетельствует о возможности применения апатитового концентрата для повышения фосфатного потенциала почвы. Как отвечают Л.Томпсон, Ф.Троу (1982), его преимущество заключается в тол, что минералы апатита подвергаются гидролитическому разрушению по-

мг/кг

60,0

30,0

н - но

3

30,0

20,0

10,0

о

13 4 5

р2°5

13 4 5

13 4 5

13 4 5

Сроки 3-4 листа цветение "спелость' после Уб°Рки

Рис.2 Сезонная динамика содержания подвижных форм азота и фосфора по вариантам опыта, 1989 г.

Примечание: 1,3,4,5 - варианты опыта

степенно и таким образом обеспечивают медленное поступление доступных форм фосфата в почзенный раствор. Однако апатитовые минералы при внесении должны быть хорошо распределены в почвенной массе, иначе они не станут эффективными источниками подвижных фосфатов.

В последействие наблюдения за содержанием подвижных форм макроэлементов по вариантам опыта проводили только перед посевом кукурузы. Агрохимические анализы свидетельствуют о-некотором преобладании в содержании подвижных форы азота и фосфора по варианту 4, где апатитовый концентрат внесен совместно с СаСОз и азотной кислотой. В сравнении с контролем уровень содержания подвижных фосфатов по всем вариантам опыта был выше в 1,7-2,5 раза. Обращает внимание факт постепенного снижения содержания обменного калия к третьему году опыта, что, вероятно, связано с усилением выноса этого элемента с урожаем зеле-, ной массы кукурузы, которая в опыте ьозделывалась в течение всех трех лег исследований.

4. ВЛИЯНИЕ ПОРОД-МЕЛИОРАНТОВ НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ

Количественные результаты нитрогеназной активности в сезонной динамике по вариантам опыта отражены на рис.3. Анализы свидетельствуэт, что на контрольном варианте показатели азото-фиксирующей активности по фазам развития кукурузы остаются низкими и отличаются незначительно (0,11-0мг Мр/кг почвы 'в час) как в 1939 г., так и в 1990 г. На вариантах, где в качестве мелиоранта вносили известняк-ракушечник в фазу 3-4 листьев активность нитрогеназы превышала контроль в 1,5-2,0 раза в 1989 г. и 2,6-2,7 раза в 1990 г. В фазы цветения и молочно--восновой спелости початков кукурузы эти показатели значительно выше - превышают контроль в 2,7-4,3 раза (0,54-0,75 мг Н2Дг почвы в час). Ряд исследователей (С.А.ВагЬег,У.К.МагЦп ,1976; Т.УозЫйа , 1971; С.А.ЫеПоп , 1978) отмечают, что эти фазы отличаются обильными корневым^ выделениями, которые могут достигать 20 до 50% от общего фотосинтезированного углерода.

В отличие от известняка-ракушечника фосфогипс в сочетании с апатитовым концентратом существенного влияния на активность нитрогеназы не оказывает: она была близка к контролю по всем фазам развитая кукурузы в 1989 году и несколько выше (1,4-2,5 раза) его в 1990 году. Характерной чертой нитрогеназной актив-

мг N2/кг-час

1989 г.

С,5 -0 I 3 4 5 I 3 4 5 I 3 4 0 I 3 4 б]

1

Т.,О

1990 г.

0,5

гтга

1 !3ГГ|

Сроки 3-4 листа 1 ' цветение ' ^делость' ПОСЛ0 уборки Рис.3 Сезонная динамика нктрогзназной активности Прш.ючаяиэ: 1,3,4,5 - варианты опыта

ностгв послеуборочный период является ее однотипность по всем вариантам опыта. Как отмечает Г.Шлегель (1987), связано это с работой цедлюлозоразруыавщих микроорганизмов. Дело в том, что на каадые 50 г углерода, идущего на строительство клеток цел-люлозоразрушаюпдох микроорганизмов, они съедают 2 г азота из минерального субстрата, т.е. отношение С:Л в их клетках равно 25. В послеуборочных остатках кукурузы отношение C:N намного больше 25 л потому их минерализация сопровоадается связыванием в микробных телах не только растительного, но и почвенного азота.

Проведенные исследования св.'^етельствувт, что порода-мелиоранты прямо и косвенно споообствуют росту численности как ам-монификаторов, так и тарификаторов во все изучаемые фазы развития кукурузы (рис.4-)-. По своей эффективности выделяются варианты с внесением известняка-ракушечника с апатитом и азотной кислотой (варианты 3 и 4), которые превышают контрольный вариант в фазы цветения и моло!но-восковой спелости початков по численности аммоннфикаторов в 2-4 раза, тарификаторов в 2-3 раза. Влияние фосфогипса менее значительно и превышает контрольный вариант по численности аммонификаторов в 1,3-2,4 раза, тарификаторов - 1,5-1.7 раза. В послеуборочный период различия в численности этих микроорганизмов по вариантам опыта незначительны, что связано с отмиранием растений кукурузы и прекращением свежих корневых выделений Сахаров и других продуктов.

Изучение сезонной динамики численности грибов и ць'ллало-зоразрушаюащх микроорганизмов свидетельствует, что первыми к разложению целлюлозы приступают грибы, наибольшая численность которых отмечена в фазу молочно-восковой спелости початков кукурузы (рис.5). Они подготавливают своеобразный полуфабрикат для пищевой работы целлюлозоразруиаюцих бактерий, пик деятельности которых приходится на послеуборочный период. В весенний период деятельность грибов■подавлена, целлюлозоразрушающих 'микроорганизмов еце несколько проявляется в фазу 3-4 листа кукурузы. Вероятно, что к этому времени послеуборочные остатки кукурузы полностью разлагаются и для деятельности этих групп ликроорганизков нет материального субстрата.

Породы-кемиоранты оказывают положительное действие на ин-

млн.кл. Дг 100 |-

АЖЮШФИХАТОРЫ

50 ■

ш..

I

I

4,

5

5

100

50

Сроки

МИКРООРГАНИЗМЫ НА КАА

I з

п

5

3-4 листа

цветение

мол.-воск, спелость

после уборки

Рис.4 Сезонная динамика численности аммонификаторов и микроорганизмов", использующих минеральные формы азота, 1990г.

Примечание: 1,3,4,5 ~ варианты ошта

О

15

800

тыс.Дг-

А

100-

5С -

ГРИШ

13 4 5

I 3 4 5

13 4 5

300-

200 -

100

С тюки

1Щ®аОЗОРАЗРУ1ШЩЕ МИКРООРГАНИЗМЫ

2,1 | рУ

ии

13 4 5

Г~г>~т~ь

3-4 листа

цветение

мол.-воск. спелость

после уборки

Рис. 5 Сезонная динамика -численности микроскопичеотх грибов и цвллюлозоразрушающих микроорганизмов, 1990 г. 1,.3, 4, 5 - варианты опыта

тенсивность микробиологической работы целлюлозоразрушающих микроорганизмов. В большей степени этому способствует известняк--ракугечник в сочетании с апатитом и азотной кислотой (вари -ант 4), затем известняк-ракушечник совместно с апатитом.Менее эффективным по своему влиянию является фосфогипс. Последова -тельность же действия грибов и целлюлозоразрушающих микроорганизмов объясняется различием физических свойств их ферментов, т.е. целлалаз. Целлюлазы гр.чбов легче переходят в раствор и начинают действовать на некотором расстоянии от гиф, что об-' легчает проникновение грибов. Бактериальные же целлюлазы прочно адсорбируются на поверхности клеток, вследствие чего процесс разрушения целлюлозы происходит при непосредственном кон-'-, такте бактериального организма с субстратом.

5. ВЛИЯНИЕ БОРОД-МЕЛИОРАНТОВ НА БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ '

Изучение почвенных растворов в отрыве от живого вещества почвы не- отражает истинной картины происходящих изменений. По этой причине окислительно-восстановительные и кислотно-щелочные условия по вариантам опыта изучали в суточной и сезонной динамике непосредственно в зоне ризосферы кукурузы с помощью ионоселективных электродов. Обязательным условием исследова -ний была ясная солнечная погода, от которой зависит степень поступления электромагнитной энергии, а, следовательно, и интенсивность 'электрохимической работы растения.

Применение ионоселективных электродов в полевых исследованиях позволяет судить об активности изучаемых ионов как более объективных показателях при характеристике физико-химических процессов в почвенном растворе (К.Каккан, 1980; Б.П.Никольский. Е.А.Кетеров а, 1980; В.В.Снанпн, 1939). При этом в зоне ризо -сферы практически не нарушается целостность почвенного образца и существующие по всей бногеоценотической цепи связи и равновесия.

Двухлетние исследования выявили идентичность, показаний Е и р!1 как в суточной, так и сезонной динамике по годам исследований. Изменение величины ЕЬ по вариантам опыта в "течение светового дня имеет одинаковую 5акоиомернос1ь: наименьшие значения отмечаются утром (7 часов) и достигают максимума в 13-16 часов, после чего рроисходкт снижение окислительно-восстановительного потенциала почвы. Однако степень изменений ЕЬ по ва-

риантам опыта различна. На контрольном варианте изменения окислительно-восстановительного потенциала как в суточной, так и сез-онной динамике в основные фазы развития кукурузы на 30-50 мВ были ниже, чем на вариантах с породами-мелиорантами. Среди последних более высокими показателям! отличались варианты с известняком-ракушечником совместно с апатитом и азотной кислотой (варианты 3 и 4). Наибольшего напряжения окислительно-восстановительный потенциал достигал в фазы цветения и молочно--восковой спелости початков кукурузы - 500-570 мВ. В послеуборочный период величина окислительно-восстановительного потенциала была на уровне фазы 3-4 ь.?та кукурузы.

Суточные и сезонные изменения показателей рН на контрольном варианте были относительно стабильными и колебались в пределах 7,7-8,2. На других вариантах опыта в сезонной диначике они были ниже контрольного варианта на 0,2-0,3 единицы, В суточном цикле изменения показателей рН более значительными .были по вариантам 3 и 4. в фазы цветения и молочно-воско^ой спелости початков кукурузы. В послеуборочный период на контрольном варианте отмечалось повышение показателей рН в 13-16 часов дня, в то время как по остальным вариантам опыта существенных изменений не наблюдалось. Следует иметь в виду, что активность протоков и, следовательно, величина показателей рН в открытых системах, к которой относятся почвы, ыожет быть отчасти "погашена" вследствие образования водородных связей в минеральных новообразованиях.

Среди ионов почвенного раствора кальций занимает особое положение. Кальций, являясь "стражем плодородия" почвы, обусловливает состояние ее физических свойств, а также как структурный элемент клеточных оболочек жизненно необходик растениям. У растений, испытывающих недостаток ионов кальция, задерживается рост, стебли теряют прочность, сдерживается рост корней, стеблей, листьев и других частей растений. Корни теряют способность быстро удлиняться при дефиците ионов кальция и растение не может использовать новые части почвы для поглощения воды и питательных веществ. Напротив, увз^чение лозов кальция в растворе стимулирует поглощение фосфора корнями кукурузы (Л.М.Томпсон, Ф.Р.Троу, 1982).

Результаты изучения сезонной и суточной активности ионов

кальция с помощью ионоселективных электродов по вариантам опыта представлены на рис.б. В сезонном цикте наибольшая актив -ность ионов кальция отмечена в фазы цветения и молочно-восновой спелости початков кукурузы, что совпадает с периодами активизации ЕЬ г падения показателей рН.

Пр.; изучении суточной активности ионов кальция выявлено, что в отмеченные фазы пик активности достигал максимума к 16 часам дня, что хорошо согласуется с суточной динамикой рН. Активизация протонов способствует усилению гидролиза СаСО^ в зоне соприкосновения корневых волосков е почвой. По вариантам опыта активность ионов кальция виола существенные различия.Наиболее значительном она была,на вариантах 3 и 4 и несколько меньшей на варианте 5. Объясняется это тем, что гипс не подвергается протонному гидролизу, а природная водная его раствори -мость является довольно низкой, что и ограничивает поступление конов кальция в почвенныВ, раствор. На контрольной варианте активность ионов кальция была значительно ниже, что послужило одной из причин сильного отставания в росте растений кукурузы и снижения ее общей урожайности.

Рост и развитие растений в значительной степени зависит от темпов поступления китрат-ьонов в почвенный раствор. В ходе фотосинтеза растения образуют углеводы, но этот процесс не может зазерситься и дать белки, нуклеиновые кислоты и другие азотсо- • держащие органические соединения без достаточного поступления доступных форм азота. Изучение сезонной и суточной динамики содержания нитрат-иона в почвенном растворе с помощью ионоселек-тивных электродов непосредственно в почве позволяет проследить его динамические изменения.

Айаайз динамики нитрат-ионов" в сезонном цикле свидетельствует , что наибольшая его активность приходится на фазы -3-4 листа и цзетения кукурузы (рис.7). Изучение динамики нитрат-ионов в суточном цикле показывает его тесную связь с процессом фотосинтеза и микробиологической деятельности. Вероятно, что накопленный в ночные часу благодаря деятельности нитрифицирующих бактерий запас нитрат-ионов начинает поглощаться растениями кукурузы с началом фотосинтеза и достигает максимума к 16 часам дня, после чего отмечается тенденция к увеличению его содержания в почвенной растворе. Наибольшее содержанке нитрат-ионов отмечено в почвенном растворе вариантов 3 и 4, что подтвер-

мг» экв/л 9,0 7,0

5.0 3,0

1,0

Сроки

Время

суток 7 10 13 .16 13 7 10 13 16 19

3-4. листа

цветение

Рис.6 Суточная и сезонная динамика Са2+,

Варианты опыта: --- I

_ - - 3

17,8

J 14,0 14,4 }

я 1

/

/> " / / / / ;

г

/

Г

7 10 13 16 19 7 10 13 16 19

после уборки

1990 г.

. - 4

• • 5

14л1 14,0

Л

мг'экв/л V 10,0

5,0

\ / V

11,0

1

1 I

✓ I •

\

\ \ %

\1

А

К

г*4*» . • *

01. ,_1.

1С

сроки 3-4 листа

11_I

7 10 13 16 19 7 10 13 16 19 7 10 13 16 19 7 10 13 16 19

молочно-восковая

цветение

спелость

после уборки

Рис. 7 Суточная и сезонная динамика N0^, 1990 г.

Варианты опыта: ---I -. • - 4

— — — 3 ... 5

вдает значительную роль СаСО^ в интенсификации нитрификационно-то процесса, отмеченную многими исследователями.

■ В целом можно отметить, что з зависимости от природы порс-ды-мелиоранты способствуют значительной активизации биохимических процессов в почве.

б., УРОЖАЙНОСТЬ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ХУКУРУЗЦ ПО ВАРИАНТАМ ОПЫТА

В качестве испытуемой культуры в опыте была кукуруза, убиравшаяся на зеленый корм в стадги молочно-еосковой спелости. Культура кукурузы в опыте была выбраьа потому, что ее можно вырастать в бессменном посеве и тем самым полнее выявить влияние различных мелиорантов /¡а плодородие почзи в действии и последействии. Урожайность кукурузы определял; методом сплошного учета с каждой делянки повторности и полученные урожайные данные за какдый год подвергали статистической обработке ъ вычисли -тельном центре института, что позволило определить точность опыта и степень достоверности урожайных данных.

Результаты статистической обработки урожайности кукурузы но вариантам опыта свидетельствуют, что практически по всем испытываемым вариантам з годы исследований получены достоверные прибавки в урожайности зеленой массы кукурузы (таблица з). По своему мелиоративному воздействию породы-ыелиоранты показали различный результат. Как было отмечено в предыдущих разделах, апатитовый концентрат не оказал воздействия на улучшение физических и физико-химических свойств почвы и потому прибавку в урожайности зеленой кассы кукурузы можно целиком отнести за счет повышения уровня фосфорного питания растений, причем впоследствии это влияние усиливалось, что, вероятно, связано с постепенной потерей устойчивости минералов апатитового концентрата к гидролитическому воздействию корневых и микробных выделений.

Наибольшая прибавка в урожайности по'лучена по варианту 4, где известняк-ракуиечник вносили совместно с апатитовыы концентратом.и азотной кислотой. Связано это с тем, что азотная кислота способствовала усилений гидролиза СаС05 к освобождению не только ионов кальция, но'м ряда акцессорных микроэлементов породы. Анализ урожайности по этому варианту в 'сравнении с контролем 2 позволяет считать, что эффект от пзвестняка-ракушечни-

Таблица 3

Урожайность зеленой массы кукурузы, т/га

Вари- : Годы ¡Средняя: Прибавка

анты :-: за :-

: 1999 : 1990 : 1991:1989- :Конгроль I :Контроль 2 : : : :1991 гг:т/га : $ : т/га : ^

I 14,9 25,0 33,0 25,3 - - - -

2 18,5 35,0 ' 43,2 32,2 6,9 27 - -

3 20,6 45,3 52,8 39,6 14,3 56- - 7Л . 23

4 22,2 43,3 64,8 45,6 13,3 72 П,4 35

5 5 32,1 52,2 32,9 7,6 30 0,7' 2

б 16,4 34,4 49,8 '33,5 8,2 32 1.3 4

НСР 05 1,36 3,58 3,63-

Ьх, $ г,а 3,1 2,4

Примечание: 1989 г. - действие, 1990-1991 гг. - последействие мелиорантов.

ка и апатитового концентрата примерно равен по степени воздействия.

Аналогичные результаты, но несколько меньшие по величине урожайности, получены по варианту 3, где известняк-ракушечник вносили совместно с апатитовым концентратом и аммиачной селит- . рой. Каимуньшую ке эффективность показали варианты с внесением карбонатного песка и фосфогипса. Примечательно, что в последействии происходит наращиьание почвенного плодородия по всем вариантам опыта.

В целом можно констатировать, что уроиайные данные адекватны тоьу.воздействию, которое оказали породы-мелиоранты па улучшение физических, агрскимических, биологических и биохимичес.-ких свойств'мелиорируемого ирригационно-слитого карбонатного чернозема.

Ускоренное мелиоративное улучшение ирригационно-слитых карбонатных черноземов должно быть направлено не только на получение максимальной урожайности возделываемой культуры,'но и получения возможно большего экономического эффекта в денежном выражении.

Экономическую эффективность производства зеленой массы кукурузы в сравнении с контролем рассчитали по лучшему по результатам урожайности варианту 4 (таблица 4).

Таблица 4

Экономическая эффективность производства кукурузы,1989-91 гг.

Показатели {—^аривны

Урожайность, т/га 25,3 43,6

Стоимость валовой продукции с I га, руб 739,7 1221,0

Затраты труда на I га, час 30,6 32,1

Затраты труда на I т, час 0,014 0,01С

Производственные затраты на I га, руб 232,9 299,7

Себестоимость 1 т, руб 0,103 0,091

Чистый доход на I га, руб . 506,3 921,3

Уровень рентабельности, % 217,6 307,4

Расчет экономической эффективности проводили в ценах 1990 года. Для определения экономической эффективности наш были взяты следующие исходные данные: технологические карты возделывания кукурузы по вариантам, в которых кроме агротехнических затрат учитывались и мелиоративные. Экономический расчет показал, что затраты на мелиорацию по варианту 4 полностью окупаются дополнительной продукцией, экономически он выгоден и его можно рекомендовать к внедрению в производство.

ВЫВОДЫ

1. Агрогеохимический. метод, в основе которого лежит способ улучшения свойств и плодородия почвы путем внесения пород-мелиорантов различного генезиса, позволяет достаточно быстро восстановить плодородие ирригационяо-слитого карбонатного чернозема до уровня типичного аналога. Однако порода-мелаоракты обладают неодинаковой мелиоративной эффективностью.

2. Среда исследуемых пород-мелиорантов наиболее высокой структурообразующей способностью отличается известняк-ракушечник совместно с апатитом и азотной кислотой, который повысил содержание агрономически ценных агрегатов по результатам сухого просеивания на ¿4,6% по сравненею с контролем 1.По влиянию на водопрочность структуры самым эффективным оказался фосфо -гипс в дозе 3 т/га совместно с апатитом, повысивший водопроч-ность структурных агрегатов на 37,6%. Апатитогый концентрат структурообразующей способностью не обладает.

3. Существенного влияния на содержание подвижных форм азота порода-мелиоранты не оказывают. Резкое снижение доступных

фор!.' азота в фазы цветения и молочно-восковой спелости початков связано с особенностями азотного питания кукурузы. Но сравнении с контролен I содержание доступных форм фосфора по вариантам опыта возросло в 2-2,5 рааа, что свидетельствует о возможности применения апатитового концентрата для повышения уровня фосфатного питания растений в исследуемой почве.

4. Наибольшее влияние на процесс фиксации микроорганизмами атмосферного азоте оказывает известняк-ракушечник. Активность нктрогеназы по вариантам 3 и 4 в фазы цветения и молочко-восковой спелости початков кукурузы была в-2,7-4,8 раза гыше контроля I.

5. Наибольшему росту численности ачкониуикаторов и нитр1,фи-ьаторов способствует известняк-ракушечник. Варианты 3 и 4 в фазы цветения и молочно-восковой спелости кукурузы превышав! контроль I по численности аммонификаторов в 2-4 раза, нитрификагоров в 2-3 раза.

6. Самая высокая численность грибной микрофлоры по вариантам опыта совпадает с фазой молочно-восковой спелость початков кукурузы, с целлюлозоразрушадщих после ее уборки. Наиболее населенными ивляюгсй вариант с известняком-ракушечником: они превышают контрольный вариант по численности грибов в 4,8-7,2 раза, а целлвлсзораэруиавцкх микроорганизмов в 12,5.-29,5 раза.

7. Изучение сезонной и суточной динамики Eh и рН непосредственно в почве с помощью ионоеелективных электродов показало, что по вариантам опыта как в суточной, так и сезонной динамике показатели ЕЬ были на 30-50 мВ выше, а рН на 0,2-0,5 единицы кике, чем на контроле I. В суточной динамик- показатели ЕЬ повышались, а рН соотгзтственно снижались от утренни;: часов к полуденным. '

8. Наивысшая активность ионов кальция в почве отмечена в фазы цветения и молочно-восковой спелости початков кукурузы,а в суточной постепенно повышалась к 16 часам дня, причем саше высокие показатели были по вариантам 3 и 4. По этим же варианта!: активность нитрат-ионов была значительно выше в фазы 3-4 листа к цветения кукурузы, а в суточной з утренние часы.

9. Улучшение функциональных свойств ирригационно-слитсго чернозема под влиянием пород-мелиорантов способствовало повышенна его плодородия от 27 до 12% в сравнении с контролем I и от 2 до 35JS в сравнении с контролем 2.

10. Наивысшее эффективное плодородие в среднем за 3 года исследований достигнуто по варианту 4, где был внесен известняк-ракушечник в- дозе 3 т/га совместно с апатитовым концентратом (I т/га) и азотной кислотой (0,2 т/га), который можно рекомендовать к производственному знедренню.

11. Сравнительный анализ экономической эффективности этого варианта в ценах 1990 года показал, что затраты на мелиорацию не только полностью окупайте? дополнительной продукцией, но и приводят к увеличению чистого дохода в 414,5 руб. на I га.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Цховребов B.C., Хассйн Кор. Сезонная динамика окислительно-восстановительного потенциала и реакции среды целинного орошаемого и неорошаемого черноземов // Орошение и экология почв Предкавказья. - Ставрополь, 1392. - С.63-67.

2. Хассан Кор. Влияние апатитового концентрата, фосфогмп-са и известняка-ракушечника на плодородие орошаемого карбонатного чернозема // Орошение и экология почв Предкавказья. -Ставрополь, 1992. - С.67-69.

i .«уо^сг'ав b.w* i.acc,?i! uop*

О, м/.U• г ----„«.rt— .Tr.ntrrw»rrfyt г J^xY'A

аомажш kicswrnzz opo^-^ .-летала ооиасогсл кочеи a cui:?^,^-^«

«v^.. — --- - г . - ,, • г -

„ .. /.'.■■,,......л* ¡ir; «. •»?!■»••• п,?ОЛЬ. f

З.эг Печд ■{ ССХИ Y995r