Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние водорастворимых полимеров на агрофизические и почвозащитные свойства светло-серых эродированных почв Предкамья Республики Татарстан

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Захарова, Евгения Ивановна

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

2. УСЛОВИЯ, ЦЕЛЬ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Природно-климатические условия Предкамья.

2.2. Цель и задачи экспериментов.

2.3. Место проведения опытов.

2.4. Схема опытов и методика их проведения.

2.5. Химическая характеристика водорастворимых полимеров.

2.6. Агроклиматическая характеристика вегетационных периодов в годы проведения исследований.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 .Влияние различных видов и доз полимеров на структурообразование светло-серых эродированных почв и расчетная оценка изменения противоэрозионной стойкости при их применении в опытах:. а) лабораторных. б) микроделяночных. в) макроделяночных полевых.

3.2. Влияние полимеров на механический и микроагрегатный состав почв.

3.3. Изменение физических и водно-физических свойств почв под влиянием полимеров.

3.4. Влияние полимеров на микрофлору почв и пищевой режим.

3.5. Почвозащитная эффективность полимеров-структурообразователей в весенне-летний период.

3.6. Влияние полимеров на урожай зерновых и его качество.

4. АГРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИЕМОВ УЛУЧШЕНИЯ

АГРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ ПРИ ПОМОЩИ

ПОЛИМЕРОВ-СТРУКТУРООБРАЗОВАТЕЛЕЙ.

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ЭРОДИРОВАННЫХ

ЗЕМЕЛЬ.

6. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРОВЕРКИ.

ВЫВОДЫ.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Влияние водорастворимых полимеров на агрофизические и почвозащитные свойства светло-серых эродированных почв Предкамья Республики Татарстан"

Физические свойства и режимы почв являются важными условиями проявления почвенного плодородия. Поэтому проблема оптимизации физических условий плодородия является актуальной. Актуальность проблемы возрастает в связи с усиливающейся антропогенной нагрузкой на почвы, ведущей к их дегу-мификации, дезагрегации, переуплотнению, т.е. к физической деградации.

В агропочвоведении в последнее время все большее распространение находит тезис о том, что именно физические свойства почв являются лимитирующим фактором, и не только для развития сельскохозяйственных культур, но и для успешного применения агрохимических, мелиоративных и других почво-улучшающих мероприятий.

В настоящее время почвы испытывают большие механические воздействия орудий обработки, под тяжестью которых нижние слои почвы сильно уплотняются, а верхние - распыляются, обесструктуриваются, резко снижается их водопроницаемость и противоэрозионная стойкость. Вышеназванные процессы ведут к усилению основного антропогенного фактора деградации почд и ландшафтов - водной и ветровой эрозии .

В Республике Татарстан эродированные, эрозионно- и дефляционноопас-ные земли составляют 2161,2 тыс. га или 57,7% пашни. Для земледелия республики характерна высокая степень распаханности земель (87,3%), интенсификация процессов возделывания сельскохозяйственных культур, которая лишь частично сопровождается непрерывным восполнением природных энергоресурсов, ускоренной деградацией агроландшафтов и возрастающей экологической напряженностью сельскохозяйственных территорий. Наблюдается ускоренная тенденция снижения процента гумуса в почвах. По данным Земкадастрцентра РТ ежегодная потеря гумуса составляет порядка 1 тонны с гектара, в результате на всех типах почв происходит снижение количества водопрочных агрегатов (>0,25 мм) до 30-35% на черноземах, до 10-20% на серых лесных и водопроницаемости до неудовлетворительных величин. Особенно настораживает утрата черноземами её ценной зернистой структуры.

Критическим порогом содержания водопрочных агрегатов (ВА) диаметром > 0,25 мм обеспечивающим оптимальное сложение пахотного слоя и его высокую водопроницаемость является 40-45%.

В этих условиях утрачиваемые естественные защитные функции почв целесообразно заменить искусственными, перспективным является применение в качестве структурообразователей водорастворимых полимеров (ВРП), которые способны в максимально короткие сроки (несколько часов с момента внесения) увеличить количество ВА в почве до оптимальных параметров и тем самым уменьшить её дальнейшую деградацию.

Имеющийся научный потенциал, мощные предприятия нефтеперерабатывающей и химической промышленности РТ позволяют обеспечить потребности сельского хозяйства в необходимой продукции, в том числе и ВРП.

В связи с тем, что ВРП наиболее эффективны на малогумусных почвах тяжелого механического состава богатых коллоидами целесообразно их применение на светло-серых почвах различной степени эродированности составляющих основной покров Предкамья РТ, где наиболее развиты эрозионные процессы (> 60% площади пашни). Эти почвы обладают неблагоприятными физическими свойствами обусловленными тяжелым механическим составом при слабо выраженной водопрочности структуры.

Рациональное использование нечерноземных почв РТ, расположенных на склонах, защита их от эрозии, возможна при использовании ВРП в качестве почвоулучшителей. Их применение открывает возможность ввести в сельскохозяйственный оборот низкопродуктивные земли.

Однако в Республике Татарстан до настоящего времени недостаточно уделяют внимания оптимизации физических условий плодородия почв, в том числе и при помощи искусственных структурообразователей. Экспериментальные данные по восстановлению оптимальной водопрочной структуры при помощи ВРП практически отсутствуют.

Учитывая вышеизложенное, на защиту выносятся следующие вопросы: разработка технологии использования в качестве искусственных структурообразователей почв ряда водорастворимых полимеров синтезированных на кафедре технологии пластмасс Казанского химико-технологического университета (КХТУ); выявление оптимальных доз и способов внесения промышленных препаратов ГИПАН и ВПК-402; выявить влияние вышеназванных препаратов на агрофизические свойства, противоэрозионную стойкость почв, урожайность сельскохозяйственных культур.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Исследования по применению полимерных препаратов для улучшения структуры почвы ведутся почти шесть десятилетий, однако, особый интерес к структурообразователям проявился в последние годы вследствие развития химии высокомолекулярных соединений. Новые водорастворимые органические полимеры применяются по новым технологиям, которые значительно упростили проблемы стоявшие перед структурообразователями более раннего поколения. Например, они характеризуются большим молекулярным весом (в 100 и более раз превосходящим молекулярный вес крилиумов, опыты с которыми прекратились 30 лет назад), что позволяет уменьшить их дозу соответственно в 100 раз.

В настоящее время в число стран - производителей структурообразователей почвы входят США, Германия, Великобритания, Франция, Швеция, Венгрия, Италия, Бельгия, Россия, страны СНГ. Многие страны являются крупными экспортерами своей продукции, Стоимость искусственных структурообразователей достаточно высока, но, вследствие высокой эффективности, применение этих соединений вполне оправдано. Во многих случаях их внесение в почву является пока единственным средством, с помощью которого удается вовлечь в сельскохозяйственное производство низкопродуктивные земли.

Полимеры как почвоулучшатели экономически неоправданы для таких общих целей, как стабилизация всего пахотного слоя, однако, в тех случаях, когда необходимо стабилизировать почвенные агрегаты только на поверхности почвы, чтобы предотвратить, например, эрозию или коркообразование, они могут быть очень эффективны.

Если вернуться в предысторию изучения почвенной структуры и использования препаратов для ее стабилизации, то следует отметить, что практическому значению почвенной структуры, факторам ее образования, разрушения и методам исследования посвящено много работ (В.В.Докучаев, 1892; H.A. Ка-чинский, 1931, 1958, 1970; В.Р. Вильяме, 1938).

На процесс струкгурообразования влияет целый комплекс факторов: механический, минералогический, химический состав почв, количество и качество органического вещества, давление корневой системы растений, увлажнение, высушивание почв и .д.

Почвенная структура наряду с другими факторами определяет условия жизни растений - водный, питательный воздушный и тепловой режимы, а так же устойчивость почв к эрозии и образованию корки, она стабилизирует почву в состоянии высокой пористости и сравнительно низкой плотности.

Продуктивность почвы, бедной питательными веществами, но с благоприятными для растений физическими условиями аэрации и водного режима, бывает иногда выше продуктивности почвы богатой питательными веществами, но с неудовлетворительными физическими свойствами. Еще П.Ф. Баранов (1898), а позднее В.Р. Вильяме (1927) указывали на то, что распыленные почвы быстрее подвергаются смыву, чем структурные. Функционирование почвы осуществляется в процессе взаимодействия ее трех частей. В соответствии с этой концепцией под структурой по современным представлениям понимают пространственную организованность твердой фазы во взаимодействии с жидкой и газовой, обеспечивающей функционирование почвы как экологической среды и объекта технологических воздействий (А.Д. Воронин 1984,1990).

Размеры почвенных агрегатов только в том случае являются показателем того или иного физического режима в почве, когда агрегаты водоустойчивы, т.е. способны противостоять разрушающему действию воды: не расплываться в воде в бесформенную массу (П.В. Вершинин, 1935,1958).

Наиболее распространенным подходом к оценке водопрочности почвенной структуры является использование различных вариантов метода «мокрого» просеивания.

В.В. Докучаев (1949) автор классических работ о черноземе высказался о первенствующей роли в плодородии почвы ее структуры и в зависимости от ее состояния всех свойств почвы. Так в 1892 г. он указывал, что "коренным образом измененные водные и физические свойства должны служить основой агротехнических мер борьбы с засухой". В дальнейшем он пишет: ".в черноземной полосе России прежде всего нужно заботится о восстановлении первоначальной физики почв и зернистой структуры их в особенности."

По В.Р. Вильямсу, у земледелия 3 основные конкретные задачи:

Первая задача - создание комковатой структуры почв и поддержание ее в течение всего периода потребления сельскохозяйственными растениями пшци.

Вторая задача земледелия - периодическое восстановление структуры почвы.

Третья задача состоит "в возобновлении в почве необходимого запаса элементов пищи и в регуляции химических условий плодородия ".

Правильность такой формулировки задач земледелия в отношении почв подтверждается всем мировым научным и производственным опытом. В дальнейшем почвенную структуру и ее роль в плодородии и продуктивности сельскохозяйственных растений изучали: Д.Г.Виленский (1945), И.Ф. Гаркуша

1946), И.Н. Антипов-Каратаев, Д.В. Хан (1948), СЛ. Долгов (1948), Э. Рассел (1955), Б.Г. Шоу (1955), П.В. Вершинин (1958, 1959), H.A. Качинский (1958, 1970), Б.Н. Мичурин (1975), В.П. Балок (1978), И.А.Романов (1988, 1989), К.П. Паганяс (1980,1982), И.Н. Чередниченко (1987), Б.П. Булатов (1989).

Количественные показатели оптимальной структуры и сложения для некоторых почв Европейской части России разработали: В.Н. Димо (1960), С.А. Модина (1962), И.В. Кузнецова (1974, 1979, 1993), А.Г. Бондарев (1986, 1987, 1989). Они установили, что содержание водопрочных агрегатов диаметром больше 0,25 мм в количестве 35-50% обеспечивает оптимальные физические У свойства и плотность сложения 1.1- 1.3 г/см и режимы - водный, воздушный и тепловой.

Отмечено, что под влиянием антропогенной деятельности резко уменьшается водопрочность и разрушаются макро- и микроагрегаты на всех типах почв до 10-20% и ниже, что обуславливает ухудшение физических свойств почв и приводит к значительному снижению урожая Н.П. Поясов (1968), И.Б. Ревут (1973), А.Кульман (1982), A.B. Колоскова (1984), А.П. Пухачев (1985), В .К Медведев (1988), И.В. Кузнецова (1993), Н:Б. Хитров (1994) и др.

Для сохранения и поддержания водопрочной структуры почв было предложено использовать посев многолетних трав, внесение органических удобрений, сидерацию, почвоводоохранную обработку почвы, мульчирование поверхности почвы измельченной соломой и ряд других приемов. Но для восстановления структуры этими методами требуется достаточно длительное время. Постоянно растущая необходимость проведения мероприятий по восстановлению и устойчивому повышению плодородия почвы ставит перед сельскохозяйственными научно-исследовательскими учреждениями задачу изыскания новых путей решения этой проблемы, в частности путем применения искусственных структурообразователей почвы (ИСП). Под последними понимают синтетические продукты или химически измененные природные материалы, с помощью которых можно оптимально преобразовывать преимущественно физические, а частично и химические свойства почвы. В нашей стране первые попытки создания веществ для улучшения структуры почв и различных грунтов были предприняты еще в конце прошлого столетия.

Проблеме искусственного оструктуривания почв посвящены фундаментальные монографии: П.В. Вершинина и В.П. Константинова (1935), Д.Л. Тол-муда, (1934, 1936), H.A. Качинского (1965), К.П. Паганяса (1972), И.Б. Ревута (1973), В.П.Батюка (1978). В этих работах значительное внимание уделено структурообразователям естественного происхождения. Еще в 30-х годах появились публикации Агрофизического института (г. Санкт-Петербург), в которых сообщалось об опытах с химическими препаратами изменяющими стабильность почвенных агрегатов. Эти работы связаны с именами А.Ф. Иоффе, Д.Л. Талмуда и П.В. Вершинина. В опытах для улучшения водопрочности почвенной структуры были использованы гуминовые вещества, полученные лабораторным путем. Однако на основе полученных результатов Д.Л. Толмуд сделал вывод о том, " .что структурообразующими будут любые поверхностно-активные вещества, а не только перегнойные кислоты /1932/ В этот же период были начаты исследования и с промышленными отходами с целью выявления их возможности применения в качестве ИСП. Известны работы П.В.Вершинина и В.П. Константинова (1935), Н.Я. Солечника (1937), а позже Д.Е. Колясева (1951) и др. В качестве ИСП была использована вискоза, торфяной и смоляной клей. Однако новое направление по использованию различных препаратов из промышленных отходов в качестве ИСП не нашло поддержки среди ученых того времени. Способ создания искусственной структуры почв, предложенный П.В.Вершининым (1936), был оценен известным ученым Н.И. Саввиновым (1936), как "идеологически неверный и абстрактный путь Наряду с Н.И.Саввиновым также И.И.Канивец (1936), Ф.Ю. Гельцер (1936) и некоторые другие считали, что структуру почв могут создать только травы любой другой путь недопустим.

В фундаментальных работах П.В. Вершинина и В.П. Константинова (1935) впервые в мире была разработана научная теория искусственного структурообразования. По этой теории, основные требования, предъявляемые к применяемым для структурообразования препаратам, сводились к следующим свойствам:

- достаточно прочно скреплять почвенные минеральные частицы и мельчайшие их агрегаты;

- в воде набухать, но не разрушаться устойчивость их должна слабо зависеть от обменной адсорбции электролитов;

- слабо подвергаться разрушению микроорганизмами.

Эти положения легли в основу при дальнейшей разработке этой проблемы при синтезировании новых полимерных структурообразователей. Теория искусственного структурообразования была воспринята и зарубежными исследователями, в частности США. В нашей стране работы по изучению клеющих веществ продолжались и они вновь подтверждали правильность взятого курса. Свидетельство тому работы П. В. Вершинина, В. П. Константинова, Н. В. Кириленко (1941), Ф. Е. Колясева (1935), Н. Я. Солечника (1937).

Например, наряду с проведением опытов по приданию почве водоотталкивающих свойств, особенно интенсивно изучалась пригодность растворов различных неорганических и органических веществ или дисперсных систем для стабилизации поверхности почвы. В начале 50-х годов практически завершилась разработка способа защиты почв от дефляции в районах граничащих с пустынями, путем применения битумных эмульсий.

Большие успехи за эти годы были достигнуты в США, где проводили многочисленные работы по созданию и изучению структурообразующих препаратов: предлагались в качестве структурообразователей соли полиуроновых кислот и производные полисахаридов, производные целлюлозы, силикат натрия, кремнийорганические соединения, стеариновая, альгиновая и абиетиновая кислоты.

Позднее были предложены вещества иного типа: производные полиакриловых кислот CRD-186 ( карбоксилированный полимер ) и CRD-189 (натриевая соль полиакрилнитрила). Позднее эти же препараты были выпущены под другими марками: VAWA (винилацетат малеиновой кислоты) и HPAN (гидроли-зованный полиакрилнитрил).

Особое значение как структурообразователи эти препараты имеют до настоящего времени, особенно полиакрилаты, а также близкие к ним по химическому строению полиакриламиды и полиметакрилаты. К ним относится широко известный структурообразователь полиакриламид (ПАА) - сополимер акриловой кислоты и акрилата кальция, набухающей в воде за счет электростатического эффекта с расщеплением межмолекулярных водородных связей.

Полимеры на основе полиакриламида способствуют формированию водопрочной структуры. Увеличение размеров почвенных агрегатов и повышение их водопрочности значительно увеличивает скорость инфильтрации воды в почву, уменьшая вероятность возникновения водной и ирригационной эрозии. Стабилизирующее действие структурообразователей делает почвенные агрегаты устойчивыми и против ветровой эрозии, полиакриламид в сухом виде начал выпускаться в Америке под названием Separan.

Изучением и выпуском препаратов для оструктуривания почв под собирательным названием "крилиумы" стали заниматься и другие зарубежные страны. В Германии крилиумы стали выпускаться под названием "АН", в Италии -флоталь, в Англии - ГА "ФС-017" (железоаммонийные квасцы) содержащие 10% органического вещества и 85% сульфат железо-аммония. В Румынии препараты эти имели другое название ВР-1, ВР-2,СН-5 ( сополимер метилметак-рилата и метакриловой кислоты ) и СН-1 (гидролизованный полиакриламид). Свои препараты стали выпускать Япония, Бельгия, Польша, Франция и другие страны.

Таким образом, за последние десятилетия были созданы и апробированы в качестве структурообразователей десятки тысяч различных препаратов, но лишь единицы нашли практическое применение в земледелии. Это связано в первую очередь с тем, что, несмотря на их эффективность, все эти препараты повышали водопрочность структуры, улучшали водные и воздушные режимы, но были очень дорогостоящи и не всегда обеспечивали экономически выгодную прибавку урожая.

В нашей стране работы по использованию синтетических полимеров, стабилизирующих структуру почв, были возобновлены после войны в АФИ П.В.Вершининым (1956, 1960) И.Б. Ревутом (1959, 1963) и др.; в Почвенном институте им. В.В. Докучаева (H.A. Качинским (1958), В.П. Димо (1960), А.И. Мосоловой, (1961), С.А. Модиной (1962)), а также в лаборатории физики и механики почв, кафедре физики и мелиорации почв МГУ.

Из отечественных препаратов, синтезированных в эти годы, необходимо отметить лигносульфонат аммония АК-1, лигносульфонат кальция АК-7, препараты полученные в НИИУФ из полиакрилнитрила - ПАНИ-Г, ПАНИ-Г-2, ПАНИ-2, препараты из полиакриламида. В лаборатории коллоидной химии Ташкентского государственного университета под руководством К.С. Ахмедо-ва (1958) получены активные структурообразующие вещества названные препаратами серии «К» (К-4, К-5, К-6, К-7, К-9), путем омыления полиакрилнитрила 4% NaOH (С. Зайнутдинов, К.С. Ахмедов, 1961) и серии ПАА из маномеров акриловой и метакриловой кислот.

На кафедре технологии пластмасс КХТУ (г. Казань) под руководством профессора Е.В. Кузнецова (1963) были получены сополимеры из метакриловой кислоты и солей непредельных дикарбоновых кислот: малеиновой, фума-ровой, цитраконовой и мезаконовой с участием катионов Со, Ni, Ca, которые получили положительную оценку в полевых испытаниях.

Академик И.В. Тюрин (1954) оценивал значение искусственного острук-туривания почв следующим образом: «Если бы был найден экономически выгодный способ искусственного структурообразования, значительно более совершенный, чем структурообразование под влиянием многолетних трав, в нашей агротехнике произошел бы крупный переворот, сравнимый с переворотом, вызванным в свое время в Западной Европе широким применением минеральных удобрений, с помощью которых средняя урожайность зерновых удвоилась».

В связи с синтезом и испытанием все новых ИСП появилась необходимость выявить механизмы взаимодействия структурообразователей с минеральной частью почвы.

Снимки полианионных ИСП, сделанные под электронным микроскопом, показали, что полимеры связывающие первичные почвенные частицы имеют нитевидную форму. В низких концентрациях эти полимеры при высыхании образуют разветвленные нити, а в более высоких концентрациях - сетчатую структуру. Действие полианионов (D.J. Yreenland (1972), R.F. Harries (1966), А. Kullman (1982), И.Б. Ревут, И.В. Масленкова, И.А. Романов (1973, 1988)) обусловлено тем, что они могут образовывать связи главной валентности с почвенными частицами, причем решающую роль играют число и распределение функциональных групп (-СООН, -ОН, -NH2) в полимере. Наряду с непосредственной связью между глиной и полимером определенную роль играет образование мостиковой связи через катионы (-СОО-Са-глина). Такое же значение придается связям побочной валентности, особенно водородным мостиковым связям, причем взаимодействие молекул, насыщенных главной валентности обуславливает удержание молекул полимеров на поверхности глинистых минералов. Наконец, в процессе стабилизации участвуют и Ван-дер-Ваальсовы силы. Степень прочности этих 3-х возможных связей уменьшается в такой последовательности: связь главной валентности - связь побочной валентности - Ван-дер-Ваальсовы силы.

Действие полиэлектролитов на агрегирование глинистых минералов зависит от многих факторов. Особенно сильное влияние на степень агрегирующего действия полианионов оказывает их дозировка. Это можно проследить на примере коагуляции суспензий глины при добавлении в них возрастающих доз линейных полимеров, с увеличением дозы агрегация увеличивается. Как показывают процессы коагуляции, пептизации и осаждения (А. Kullman (1971); О. Schmidt (1973)) при внесении в раствор нейтральных солей или электролитов определенной концентрации и доведении pH раствора до соответствующего уровня можно как повышать так и снижать степень агрегирующего действия полианинов. Особый интерес представляют вопросы изменений механизмов взаимодействия препаратов с почвой (в частности различные аспекты воздействия полимеров на микростроение почв), которые до настоящего времени практически не изучены.

Такие исследования проводились совместно МГУ и ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии (В.Н.Бганцов, С.А.Чалабянц, 1988). Изучали изменения в микростроении структурных отдельностей типичного чернозема под влиянием обработки полимерными препаратами с различными механизмами воздействия.

Полимерные препараты К-4, К-9, СКД-1 и AJIC-120 вносили в дозе 0,5% действующего вещества от веса почвы при влажности 40%.

Сопоставление результатов микроморфологических и физических исследований черноземов, обработанных полимерными препаратами, позволило авторам утверждать, что положительное действие полимеров достигается в первую очередь не за счет структурообразования в прямом значении слова, а благодаря существенному укреплению естественной структуры, повышению её водопрочности. Внесение К-4 в дозе 0,5% нивелировало различия в микростроении и физических свойствах неэродированных и эродированных черноземов, имевшее место в контрольных образцах.

Внесение К-4 в дозе ОД и 0,5% от веса почвы увеличило содержание водопрочных агрегатов >0,25 мм в 2-3 раза, противоэрозионная устойчивость увеличилась в 30-50 раз при дозе 0,1% и более чем в 300 раз при дозе 0,5% по сравнению с контролем.

Исследованиями И.Б.Ревута (1953), И.А.Романова (1962), Н.П. Поясова (1962), С.А. Гордиенко (1963) на дерново-подзолистой, каштановой и солонцеватой почвах установлено, что полимерные препараты ПОМИД, СП-8 и гидро-лизованный полиакрилнитри вызывают всестороннее улучшение водно-физических свойств почв: увеличивается впитывание и фильтрация воды, уменьшается объемная масса, ослабляются процессы коркообразования, улучшается солевой режим солонцов.

В целом, обобщая влияние видов структурообразователей почв, можно сказать, что рыхлая комковатая структура почвы, формирующаяся при механической обработке, стабилизируется под их воздействием, и в результате почва сохраняет рыхлость в течение длительного времени. Даже после выпадения сильных осадков поверхность ее не заплывает илом и не покрывается коркой, а сохраняет комковатую структуру. Крупные комья и глыбы, образующиеся при вспашке обработанного полимерами пахотного слоя, легко распадается на более мелкие отдельности или поддаются крошению без механического усилия. В противоположность этому комковатую структуру необработанных структуро-образователями почв обычно можно изменить только после повторной механической обработки. Ослабление сил сцепления обуславливает так же уменьшение расхода тягового усилия (В.П. Батюк (1978), Б.П. Булатов (1989), Г.И. Му-хамедов (1990)).

Образование комковатой структуры сопровождается благоприятным распределением пор, что имеет особо важное значение для водного и воздушного режимов в почвах со средним и тяжелым механическим составом (I. ВосЫау (1973), В.И. Михайлина (1973), Л.Н. Абросимова (1985), И.А. Романов (1988)). В результате обработки структуруобразователем почвы, трудно поддающейся механической обработке ранней весной, ее поверхность высыхает и нагревается быстрее, а нижний предел пластичности находится на более высоком уровне ее влажности. Таким образом, все процессы особенно вспашка значительно облегчаются и почву можно обрабатывать в более влажном состоянии (например, обычной или легкой сетчатой бороной), не опасаясь ее замазывания. Кроме того, обработку поля можно начинать раньше, чем обычно, причем возможность образования корки при высыхании поверхностного слоя предотвращается или, по крайней мере, значительно уменьшается.

В районах, подверженных опасности эрозии, стабилизация структуры почвы повышает инфильтрацию воды и тем самым ограничивает сток и вынос почвы, который в зависимости от почвенно-климатических условий уменьшается до 100 раз (С.А. Вахба (1981), Г.Г. Галифанов (1984), И.А. Романов (1988, 1990), М. Ben-Hur (1990), Е.К. Мирзакеев (1992) и др.).

Как вся структура почвы в целом, так и ее отдельности приобретают более высокую устойчивость к осадкам. Под влиянием полимеров не только стабилизируется уже имеющиеся в почве агрегаты или комки, но из элементарных частиц и макроагрегатов образуются новые водопрочные комки (В.Б. Гуссак (1961), И.Б. Ревут (1973), А.М. Абрамец (1980, 1981), И.А. Романов (1973, 1988, 1989)). Величина стабилизации агрегатов меняется в зависимости от различных факторЪв и, особенно в зависимости от почвенных-условий, а так же от вида и нормы расхода структурообразователя. Количество водопрочных агрегатов возрастает с увеличением нормы расхода структурообразователя до оптимальной величины.

В соответствии с почвенно-климатическими условиями образуется от 40 до 100% стабильных агрегатов диаметром более 0,25 мм. В отдельных опытах, проведенных в разных условиях, VAMA по эффективности превосходил ГИПАН (Fiedler H.J., 1956); полиакриламид был эффективнее К-4 (В.Д.Козеленко, 1972), а сепаран действовал лучше полиакриламида.

Превращение плохо оструктуренной, богатой коллоидами почвы в почву с комковатой структурой обуславливает, как правило, увеличение общего объема ее пор, уменьшение плотности и вызывает изменения в распределении размеров пор. По сравнению с контролем инфильтрация в целом возрастает в 5-10 раз, а в исключительных случаях - в 100 раз (В.И. Михайлина, 1973, К.П. Паганяс, 1982, А.Н.Каштанов, 1984, Wallace А., 1990). Внесение даже 0,001% ПВС заметно ослабляет поверхностный сток (В.П. Батюк, 1978).

И.Б.Ревут (1970), К.П.Паганяс (1979,1982) отмечали, что при оценке любого противоэрозионного приема очень важно учитывать продолжительность периода от начала его применения до начала его действия. Химические средства борьбы с эрозией относятся к методам экстренной защиты поверхностного слоя почв от разрушения под действием воды и ветра. Лесополосы проявляют свое частичное защитное действие через 3-4 года после посадки. Противоэро-зионное действие ИСП проявляется через несколько часов после их внесения.

Широкие исследования в области создания ИСП в нашей стране ведутся в лабораториях структуры почв (АФИ), обработки почвы ВИУА, физики почв МГУ, почвенном институте им. В.В. Докучаева АН РФ.

Среди множества находящих применение структурообразователей почвы особое значение имеют полиакрилаты, а также близкие к ним по химическому строению полиакриламиды и полиметакрилаты. Наиболее широко известен среди них полиакриламид (ПАА) - сополимер акриловой кислоты и акрилата кальция.

Большое значение имеют синтетические гетерополярные органические коллоиды полностью или частично гидролизованных полиакрилнитрилов (ГПАН). Na, К-или NHt - полиакрилаты получают как путем омыления поли-акрилнитрила, так и при полимеризации акриловой кислоты. В зависимости от условий получения, они могут содержать так же определенное количество амидных групп для оптимального действия структурообразователя рекомендуемое отношение в нем амидных и карбоксильных групп должно составлять 2:1.

Например, фердикунг AN (ГДР) и солакрол (Венгрия) - это 20% водные растворы полностью омыленного Na-NH* - полиакрилата, в то время как К-4 (РФ) и СЯД-189 (США) представляют собой частично омыленные Na-полиакрилаты. К-4 содержит 9% азота в форме нитрила. К-6 - это смесь полиакрилата и №28Юз9Н20. особенно эффективным действием обладает мономер, например Са-акрилат, внесенный в почву, где происходит его полимеризация.

Очень близкие по химическому строению иол иакр ил амиды (ПАА), например ПОМИД (РФ), сепаран (США), седипур (ФРГ) и полиметакрилаты были использованы в качестве ИСП не менее успешно, чем полиакрилаты. Особенно эффективны и сополимеризаты, например УАМА (США), который представляет собой смешанную натриевую и кальциевую соль сополимеризата из винилацетата метилового эфира малеиновой кислоты (с 5,4% Са). Со-8 (РФ) является сополимером метакриловой кислоты и метакриламида. у

В работе С.С.Хамраева, Х.Ю.Артыкбаева и др.(1982) показана зависимость структурообразующей способности полимеров от их химических особенностей. Эффективность водорастворимых полимеров в 3-4 раза повышается при насыщении поглощающего комплекса ионами кальция.

В нашей стране активно апробируются препараты, синтезированные в ряде учреждений химического профиля - это поликомплексы на основе поликатиона ВПК-402, лигносульфонатов или полиакриловой кислоты; стиромаль, обладающий структурообразующим и гидрофобилйзирующим эффектом, лигни-новые смолы с мочевиной - ШЦМ-К, ЛЩМ-Ыа; акрилатно-метилсульфатный сополимеризат АЛС - высокоэффективный закрепитель для песчаных почв.

Поликомплексы - это новые связующие препараты с участием полианионов и поликатионов. В качестве полианионов используют, например, полиакриловую кислоту (ПАК), препарат К-4, ГИПАН (гидролизованный полиакрилнит-рил), карбоксилметилцеллюлозу (КМЦ), а в качестве поликатионов - полиэти-ленимин (ПЭИ) мочевиноформальдегидную смолу (КФМТ), ВПК-402.

Поликомплексы относятся к органическим соединениям типа целлюлозы и медленно разрушаются в почве. Хотя в состав поликомплексов входят водорастворимые полимеры, при нанесении на поверхность почвы их разбавленных растворов они быстро реагируют друг с другом, образуя эффективное связующее вещество нерастворимое в воде.

Внесение поликомплекса ПАК+ВПК (поверхностное) в дозе 75-200 кг/га предвещало эрозию при интенсивности дождевания до 2 мм/мин и устойчивость к выдуванию при скорости ветра 25м/с (Г.И. Мухамедов).

Применение ИСП в земледелии особенно важно с точки зрения охраны почв от эрозии, ибо почвы с прочной комковатой структурой обладают большей противоэрозионной устойчивостью.

Возможность снижения эродированности и дефляции почв путем обработки их химическими препаратами изучалась как у нас в стране, так и за рубежом (В.Б. Гуссак, 1961, М.С. Кузнецов, 1969, 1976, К.П. Паганяс, 1972, 1975, 1980, Б.К.Мирзажанов, 1973, 1988, И.Б. Ревут, 1973, С.А. Вахба, 1981, Е.В. Ав-тономова, 1983, С.А. Чалабянц, 1986, Р.Д. Джанпеисов, 1984, Л.Н. Абросимова, 1986, И.Н. Чередниченко, 1987, A. Wallace, 1988, 1990, А.М. Helalia, 1989, Н. Neururer,1991). Эксперименты проводились в различных природно-климатических зонах и на разных типах почв. Во всех опытах наблюдалась тесная связь между показателями искусственной структуры, жидким, стоком, смывом, эрозией и дефляцией, причем эта связь носит обратный прямолинейный характер.

В Казахстане проводились исследования препаратов К-4, К-9, ПАА как ИСП на предгорном сероземе и лугово-сероземных почвах в условиях богары. Полимеры в дозах 0,05% к весу почвы вносили в слой 0-20 см тракторным опрыскивателем и перемешивали культиватором. При этом резко повысилась противоэрозионная стойкость почв, содержание ВА в предгорном сероземе увеличилось в результате применения К-4 с 12-15% до 66-84%, К-9 до 75-90%; ПАА-64-70%.

На бурых лесных почвах и желтоземах Краснодарского края при изучении структурообразующей способности ПАА и ГИПАНа выявлено, что в случае обработки почвы полимерами содержание ВА возросло, причем диаметром 1-5 мм на 21-25%, а агрегатов диаметром более 0,25 мм с 62-75% до 94-95%. Лучшим структурообразователем для субтропических почв оказался ГИПАН в норме 450 кг/га. Под влиянием оструктуренности резко снизился смыв почвы. Так с увеличением крутизны склона с 5 до 20° смыв обработанной полимерами бурой лесной почвы уменьшился в 5-8 раз, а желтозема - в 4-6 раз (А.Н. Каштанов, 1984).

Применение К-4 для защиты почв от эрозии изучалось на выщелоченных и карбонатных черноземах Молдавии. Внесение К-4 в дозе 150 и 300 кг/га позволило резко сократить смыв почвы. Дозы 150 и 300 кг/га сокращают смыв почвы соответственно в 3,8 и 4,9 раза на склоне 2°, в 5,5 и 11,5 - 4°, 6,1 и 13,2 -8°. Исследование проводилось методом искусственного дождевания.

Краткие выводы из этих работ следующие: противоэрозионная эффективность ИСП, в первую очередь зависит от дозы полимера, его природы и способа внесения в почву. С увеличением дозы полимера растет и противоэрозионная стойкость почв, но падает эффективность единицы препарата. Большое влияние на эффективность полимерных препаратов в повышении стойкости почв против эрозии оказывают свойства самой почвы.

Для предотвращения смыва поверхности почв, перевода поверхностного стока во внутрипочвенный необходимо оструктурить верхний слой почвы мощностью 3-10 см (К.П. Паганяс, 1980,1982).

Имеющиеся в настоящее время экспериментальные данные однозначно показывают, что химические препараты резко снижают сток, смыв и размыв почв, надежно защищают последние от выдувания во время сильных бурь повышают их плодородие и улучшают условия жизни растений. В настоящее время большое внимание уделяется также способам применения ИСП: что позволяет снизить расход дорогостоящих препаратов и повысить их эффективность. Например, A. Wallace (1990) предлагает такое использование ПАА для улучшения структуры почв, увеличения инфильтрационной способности и устойчивости к эрозии при использовании их в небольших дозах внесения:

1. Внесение полиакриламидов в верхние несколько сантиметров почвы г увеличивают инфильтрацию, уменьшают сток и эрозию.

2. Внесение полиакриламидов в слой почвы 0-2 см увеличивает содержание ВА и устойчивость к эрозии.

3. Опрыскивание поверхности почвы заметно уменьшает ливневую эрозию, но при небольшом уменьшении поверхностного стока. Почва после внесения полиакриламидов не должна подвергаться обработке.

Достоинством данных способов применения полимеров является относительно небольшие дозы внесения 6-260 кг/га, но при которых достигается существенное действие.

В исследованиях последних лет придается большое значение изучению влияния на эрозию очень низких доз полимерных препаратов и способов внесения.

В опытах университета штата Калифорния внесение ПАА в виде гранул и ^водного раствора (дозы 67 и 134 кг/га) сокращало эрозию почвы с 101 т/га до 2,3 и 4,5 т/га. Пылевидный ПАА (в дозе 16,8 кг/га) полностью исключал эрозию.

Таким образом, действие полиме|юв-структурообразователей оказывает разностороннее воздействие на почву, улучшает водно-физические свойства, усиливает биологическую активность почв, повышает противоэрозионную стойкость почв, предотвращает эрозионные процессы, что в конечном счете положительно сказывается на вегетации сельскохозяйственных культур и их урожайности.

Обработка дерново-подзолистых почв ПАА в норме 0,01% от массы почвы способствовала повышению урожая зеленой массы суданской травы на 715% и семян сои на 9-12% (С.С.Гордиенко, 1969).

Применение ПАА в норме 0,2% от массы почвы на предкавказском черноземе увеличивало урожайность озимой пшеницы на 42%, кукурузы на 26% и зерновых бобовых культур на 32% (Н.Г.Грибкова, 1981).

По данным И.А. Крупенникова и Н.И. Роговской (1966) прибавки урожая кукурузы на делянках, обработанных разными полимерами, возрастали с 18 до

40% в первый год и с 10 до 28% - в третий. Это свидетельствует о тесной зависимости между повышением урожайности культур и продолжительностью действия измененных свойств почвы.

При стабйльной комковатой структуре минеральные удобрения действуют более эффективно и поэтому на почвах обработанных структурообразовате-лями их соответственно вносят в высоких дозах (Л.Н.Абросимова, 1985, А.Кульман, 1982).

Четко выраженное дополнительное действие структурообразователя выявлено в опыте с сахарной свеклой (К.М.Яловицкий, 1978), где прибавка урожая корнеплодов при обработке почвы ГИПАНом составила 24,7 ц/га, при внесении торфа - 9,9, а в варианте с ГИПАН и торфом -95,9 ц/га.

В то же время, если технология применения ИСП не соблюдена или в данных почвенно-климатических условиях структура почвы это не решающий фактор в развитии растений, их урожайность не возрастает.

Исходя из вышеизложенного можно сказать:

Использование полимеров в качестве почвоулучшателей считается актуальным во многих странах. Их применение открывает возможность ввести в сельскохозяйственный оборот низкопродуктивные земли.

На современном этапе перспективными в борьбе с эрозией почв и повышении почвенного плодородия считают органические высокомолекулярные полимеры, в первую очередь, акрилового ряда, отличающиеся хорошей растворимостью в воде, простыми способами применения, длительно сохраняющимся структурообразующим действием от малых доз препарата.

- Новые возможности в повышении эффективности структурообразова-телей связывают с поликомплексами —препаратами с участием полианионов и поликатионов, превосходящими по структурообразующему действию полимеры акрилового ряда.

- Ограничением для широкого применения полимеров является их высокая стоимость. Однако многими исследованиями показано, что современные полимерные препараты, которыми обрабатывают только поверхностный слой почвы или используют полосное нанесение в сочетании с другими мероприятиями экономически выгодны.

Успехи в йолучении новых полимерных материалов, которые эффективны даже в очень небольших дозах, прогресс в познании механизма взаимодействия различных полимеров с почвой, выявление оптимальных доз и способов внесения, а также возможность повышения эффективности полимеров за счет добавок некоторых веществ позволяют предполагать в будущем неуклонное расширение масштабов применения полимеров в земледелии.

Заключение Диссертация по теме "Агропочвоведение и агрофизика", Захарова, Евгения Ивановна

ВЫВОДЫ

1. Многолетними исследованиями выявлена возможность ускоренного улучшения водопрочности структуры светло-серых эродированных почв при использовании ряда новых водорастворимых полимеров (разработка совместно с Казанским химико-технологическим университетом), промышленных препаратов ГИПАН и ВПК-402 и интерполимерных комплексов на их основе (разработка КХТУ).

2. В лабораторных опытах установлено:

- максимальной оструктуривающей способностью обладают препараты, расположенные в порядке убывания их эффективности МАК-Ы-АМА, МАК-Ы-МКЛ, МАК-ГМДА, ГИПАН, АК-МА, МАК-Ы-МАО, МАК-ДЭА, которые способствуют формированию ВА >0,25 мм в пределах 83,4-89,7% (доза 0,5% от веса почвы) против 14,0 на контроле;

- оптимальные дозы внесения, повышающие средневзвешенный диаметр водопрочных агрегатов до 1 мм составляют для препаратов :МАК- -АМА-0,008%, МАК-Ы-МКЛ- 0.0095%, МАК-ГМДА- 0,025%, ГИПАН-0,05%, АК-МА-0,1%, МАК-И-МАО-0,11%, МАК-ДЭА-0,3% от веса почвы;

- установлена возможность использования в качестве структурообразова-телей интерполимерных комплексов (ИПК) на основе анион- и катионактивных полимеров с однократным введением партнеров комплексообразования на основе стабилизации их 0,5 молярными растворами одновалентных минеральных удобрений (ЫНиЖЬ). Эффективны в низких дозах 0,01% ИПК: ПАА + ВПК-402 и ГИПАН +ВПК-402 по сравнению с внесением препаратов в чистом виде.

3. В микроделяночных полевых опытах оптимизация водопрочности структуры почв и сопряженных с ней водно-физических свойств под влиянием ВРП: МАК-ДЭА и модификации на базе препарата MAK-N-AMA способствовали повышению зеленой массы гречихи на 37,1-93,4%, зерна на 2,9- 37,0% в зависимости от доз внесения.

4. Оценка противоэрозионной эффективности препаратов в лабораторных условиях при использовании фракций почвы 1-3 мм адекватна результатам полевых опытов.

5. В полевых опытах внесение ВРП ГИПАН и ВПК-402 для оструктури-вания слоя почвы 0-10 см эффективно при использовании доз 200 и 500 кг/га. При этом содержание водопрочных агрегатов повышается до оптимальных значений 45,0-57,6% против 25.6 на контроле, сумма фракций >0,25 мм возрастает в 2,3 раза, >1 мм в 9,3 раза. При условии применения безотвальной и плоскорезной обработки почвы, стабилизированная ВРП структура сохраняется в течение 3-х лет ежегодно, снижаясь на 10-14 %.

6. Поверхностное внесение ВРП ГИПАН, ВПК-402 и ИПК на их основе в дозе 50 и 75 кг/га создает на поверхности почвы слой с водопрочной макроструктурой по максимальной дозе внесения -36.2;38,9; 44,4% соответственно; соответствующее оптимальным значениям для светло-серых почв. Более эффективно применение ИПК по сравнению с внесением ГИПАН и ВПК-402 в чистом виде.

Поверхностное внесение полимеров обеспечивает сохранность макроструктуры в течение вегетационного периода и его целесообразно повторять ежегодно.

7. Применение ВРП изменяет содержание микроагрегатов>0,25 мм, 0,250,05 и 0,05-0,01мм в сторону увеличения в зависимости от применяемых доз.

8. Создание под влиянием ВРП водопрочной макроструктуры отражается на сопряженных с ней показателях: стабилизируется во времени объемная масса, повышается общая пористость от неудовлетворительных для пахотного слоя значений 45,0-49,2% до оптимальных показателей 52,6-53,8%, что в свою очередь сказывается на водопроницаемости, которая возрастает в зависимости от v применяемых доз в 1,2-2,9 раз.

Применение ВРП оказывает положительное влияние на запасы продуктивной влаги в почве за счет уменьшения испарения и улучшения водопогло-шения в начале вегетации выше контроля на 3-20 мм, в конце на 6-12 мм.

Изменение условий испарения и инфильтрации под влиянием ВРП прослеживается при оструктуривании слоя 0-10 см в течение 3-х лет, при поверхностном внесении ЁРП и ИПК в течение вегетационного периода.

9. Препараты ГИПАН, ВПК-402 ,ИПК и продукты их распада проявляют незначительную токсичность (по ОБЦ, %) по отношению к микрофлоре в пер, вый год после внесения выше дозы 100 кг га, в последействии нетоксичны, даже имеют стимулирующее воздействие ВПК-402 в дозе 500 кг-107,8% против контроля -75,6%- (в % к молочной смеси.)

ВРП положительно влияют на все физиологические группы микроорганизмов в последействии, увеличивая количество бактерий в 1,3-2,2 раза. Так же при этом возрастает нитрификационная способность почв, максимальные значения которой наблюдаются до дозы 200 кг/г, на этих же вариантах более высокое содержание азота нитратов в почве, что особенно важно для эродированных почв обедненных азотом.

10. Влияние ВРП на содержание доступных форм питательных веществ максимально проявляется в последействии на 2 год использования препаратов, при этом показатели N-NO3.B зависимости от доз внесения увеличиваются до средних и высоких значений по сравнению с низкими на контроле. Содержание подвижного фосфора повышается до 50-80 мг/кг, т.е. до средних значений по сравнению с низким исходным содержанием.

При поверхностном внесении ВРП и ИПК продолжительность воздействия на структуру меньше, чем длительность влияния на микрофлору и пищевой режим которое проявлялось и на 3-й год

11. Увеличение средневзвешенного диаметра водопрочных агрегатов и следовательно шероховатости поверхности под влиянием видов и доз ВРП обеспечивало в первую очередь повышение противоэрозионной стойкости почв. При весеннем снеготаянии на контрольном варианте со стоком терялось 62% зимних осадков, ГИПАН способствовал снижению потерь до 40%,ВПК-402 до 37 %.В среднем за 2 года препараты способствовали снижению стока в 1,5, а смыва в 3,4 раза.

В последействии (через 2 года) снижали поверхностный сток дозы 200 и 500 кг/га: ГИПАН на 30%, ВПК-402 на 25 %, при этом смыв уменьшался на 36 и 40 % соответственно.

Эффективность единицы препарата в кг на кг смыва показывает, что за 2 года после внесения ВРП в зависимости от дозы и вида предотвращал потери почвы от 12 до 34 кг. Эффективность препаратов растет до дозы 200 кг/га, затем наблюдается снижение эффективности.

Суммарные предотвращенные потери элементов питания в зависимости от вида и дозы препарата составили: гумуса -7,2-192,0 кг/га, азота-0,3-10,3 кг/га, Р205- 0,4-11,3 кг/га, К20 -8,0-240,0 кг/га.

12. Установлена возможность регулирования эрозионных процессов при помощи ВРП при выпадении осадков ливневого характера. При оструктурива-нии слоя почвы 0-10 см при интенсивности дождевания 2,4-2,6 мм/мин. ВРП обеспечивают снижение смыва почвы до безопасных размеров.

Большую эффективность в кг/кг смыва препаратов обеспечивают дозы 100 и 200кг/га в первый год и 200 кг/га во второй год после внесения препаратов.

Поверхностное внесение препаратов ВРП И ИПК обеспечивает надежную защиту почв от ливневых осадков в течение вегетационного периода, при интенсивности дождевания 2,4-2,6 мм/мин. ИПК снижают сток в 3 раза, смыв в 8 раз, что выше, чем при внесении препаратов в чистом виде.

При оструктуривании слоя почвы 0-10 см по противоэрозионной и экономической эффективности преимущество остается за дозой 200 кг/га.

При поверхностном внесении преимущество обеспечивают ИПК в дозе 75 кг/га.

13. При оструктуривании слоя почвы 0-10 см препаратами ГИПАН и ВПК-402 получены достоверные прибавки урожая яровой пшеницы, ячменя, овса течение 3-х лет от доз: 100,200,500 кг/га, доза 50 кг/га эффективна в течение первого года. '

Положительное влияние ВРП на урожайность зерновых культур сильнее проявляется в засушливые годы: прибавка 6,9-31,7% ( ГИПАН ), 5,1-24,4% ( ВПК-402 )

При поверхностном внесении ВРП и ИПК достоверные прибавки урожая-яровой пшеницы получены в течение первого года.

14. По результатам агроэнергетической оценки наиболее эффективным является при оструктуривании слоя 0-10 см ГИПАН в дозе 200 кг/га, обеспечивающий наивысшую окупаемость -4,97 МДж/МДж.

При поверхностном внесении препаратов лучшим является применение ИПК ( ГИПАН +ВПК-402 +МН4>Юз-75 кг/ га),обеспечивающее окупаемость 5.68 МДж/МДж.

Сравнительная оценка способов внесения выявила преимущество поверхностного применения ВРП в низких дозах 50 кг/ га, окупаемость при оструктуривании слоя 0-10 см - ГИПАН-1.83, ВПК-402 -0,92 МДж/МДж; при поверхностном внесении ГИПАН-3,75; ВПК-402-4,10 МДж/МДж.

15. Экономически эффективным приемом улучшения водно-физических свойств почв является внесение ГИПАН в дозе 200 кг/га при оструктуривании слоя 0-10 см ( 1 раз в 3 года) с получением чистого дохода - 127,05 рублей в ценах 1991 года и большей окупаемости затрат (3,0 руб.).

При поверхностном ежегодном внесении экономически эффективно применение ИПК (ГИПАН +ВПК-402 +№14Ж)з-50 кг/га), где окупаемость затрат составила 2,42 руб., по сравнению с внесением препаратов в чистом виде ГИПАН -2,26 руб. и ВПК-402 -2,42 руб.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. В системе почвозащитного комплекса для повышения противоэрозион-ной стойкости почвы целесообразно применение искусственных структурооб-разователей почв - водорастворимых полимеров (ГИПАН, ВПК-402 и других), которые позволяют в сжатые сроки оптимизировать водопрочность структуры и тем самым уменьшить физическую деградацию почв.

2. Для снижения эрозионных процессов до безопасных размеров и повышения продуктивности сельскохозяйственных культур под безотвальную и плоскорезную обработку при оструктуривании части пахотного слоя (0-10 см) рекомендуется внесение ГИПАНа в дозе 200 кг/га (1 раз в 3 года).

3. Для защиты почв от эрозии предлагается ежегодное поверхностное внесение в низких дозах 50-75 кг/га препаратов ГИПАН и ИПК.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Захарова, Евгения Ивановна, Курск

1. Абросимова JI.H., Романов И.А. Применение искусственных структуро-образователей и отходов промышленности для ускорения мелиорации почв//Тезисы докл. 7 Делегатского съезда Всес. Общ-ва почвоведов. Ташкент. 9-13 сентября. - 1985. - 4.1. - С.42.

2. Абрамец A.M., Лиштван И.И., Терентьев A.A. Использование полиэлектролитов для регулирования процессов испарения в торфяной поч-ве//Почвоведение. 1981. - № 4. - С.141-144.

3. Абрамец A.M. Исследование влияния ПАВ и ВМС на процессы струк-турообразования и массопереноса в торфяных системах: Автореф. дне.канд. с.-х. наук. -Минск. 1980. -25с.

4. Аверьянов O.A. Изучение почвозащитной роли полимера К-9 при поливе дождеванием //Тезисы докладов к научной конференции молодых ученых. Волгоград. - 1985. - С.35-36.

5. Ажигиров A.A., Краснов С.Ф., Петров В.Н. Влияние химических стабилизаторов на сток и смыв почвы //Земледелие. 1987. - № 9. - С. 12-13.

6. Алексашин В.И., Каменычева Г.С. Полимерные материалы для борьбы с почвенной коркой в овощеводстве //Вестник с.-х. науки. 1970.-№11. - С39-44

7. Ашихлина Е.В., Лачина Н.И. Об улучшении некоторых водно-физических свойств грунтов обратной засыпки путем применения структурообразователей //Мелиоративное состояние орошаемых земель и использование водных ресурсов. Новочеркасск. - 1984. - С.44-50.

8. Бабьева И.П., Н.С. Агре. Практическое руководство по биологии почв. Изд-во МГУ. 1971. - 65 с.

9. Батюк В.П. Применение полимеров и поверхностно-активных веществ в почвах. М. «Наука», 1978. 242 с.

10. Баранов П.Ф. Опыт изучения естественнонаучных основ полеводства. Ч.1,Сп.б. 1998.

11. Березин П.Н., Гудима И.И. Деградация почвы: параметры состояния. //Почвоведение. 1994. - № И. - с.67-70.

12. Бондарев А.Г., Бахтин П.Н., Воронин А.Д. Физические и физико-технологические основы плодородия почв //100 лет генетического почвоведения. М.: Наука. 1986. - с.178-184.

13. Бондарев А.Г., Кузнецова И.В. Физические основы повышения плодородия почв //Органическое вещество пахотных почв. Научные труды

14. Почв. Ин-та им. В.В. Докучаева. М., 1987. - С.28-36.

15. Бондарев А.Г., Силаков С.Н. Оптимизация физических свойств серых лесных суглинистых почв.//Почвоведение. 1993. - № 2. - С.57-62.

16. Бондарев А.Г. Теоретические основы и практика оптимизации физических условий плодородия. // Почвоведение. 1994. -№11.- С.10-15.

17. Бурыкин А.М. Водопроницаемость серых лесных почв как фактор устойчивости их от эрозии. Научн.Тр. Курского СХИ. - 1971. Т.5, вып.4. - С.3-7

18. Булатов Б.П. Влияние поверхностной обработки почвы поликомплексом на агрофизические условия произрастания всхожесть семян и урожайность хлопчатника. Автореф. дис. канд. с.-х. наук.- Ташкент. -1989.-22с.

19. Булатов Б.П. Поликомплексы как средство защиты почв от эрозии. //Тезисы докл. 1 съезда почвоведов Узбекистана. Ташкент. - 1990. -С.259-260.

20. Вахба С.А. Влияние искусственных структурообразователей на механические и водные свойства песчаных почв. Дис. на соиск. уч. ст. канд. биол. наук. М.: Изд-во МГУ. 1981. - 165 с.

21. Воронин А.Д. Структурно-функциональная гидрофизика почв. М.: Изд-во Моск. ун-та. 1984. - С.204.

22. Вильяме В.Р. Общее земледелие с основами почвоведения. М., «Новый агроном». 1927. - С.494.

23. Гладков Ю.А., Трофимов И.Т. «Факторы плодородия почв и их регулирование». Новосибирск. 1985. - С.44-47

24. Галифанов Г.Г. Мелиорирующее действие препарата К-9 на такырную почву при возделывании хлопчатника. Сб. «Регулирование водно-солевого режима орошаемых земель в Туркменистане»,- Ташкент. -1984. - С.84-87.

25. Ганиев Х.И. Применение полимерного структурообразователя ДЭМАНдля улучшения агрофизических свойств почвы при орошении. ЦНТИ № 58-88.

26. Гордиенко С.С. «Влияние полиакриламида в солевой форме кобальта, цинка Hä электрокинетические свойства почв» Сб. Микроэлементы в сельском хозяйстве и медицине.- Киев. 1969.

27. Грибкова Н.Г. «Влияние искусственного оструктуривания почвы на влагообеспеченность растений и повышении урожайности». Сб.тр. аспирантов и молодых научных сотрудников ВИР. № 12. -1981.

28. Губайдуллин Н.М., Захидов М.Т.; Кадыров Х.Г. Некоторые результаты полевых опытов по закреплению эродируемых почв с помощью химико-биологических мелиорантов //Опустынивание, засоление, эрозия почв и пути их предотвращения. Сб. Ташкент, 1989, С. 18-24.

29. Гусак В.Б. Эродируем ость почв, пути исследования и некоторые связанные с ней проблемы. Автореф. док.дис.- Ташкент.- 1959. 41 с.

30. Дизенгорф Е.Г. «Физические свойства смытых бурых горно-лесных почв и влияние на них травосеяния». Вопросы интенсификации сельскохозяйственного производства. Труды ТСХА. - 1978. - С.50^78;

31. Димо В.Н. К вопросу об искусственной структуре почвы. Сб. тр. по агроном. физике, вып.8,1960.

32. Джанпеисов Р.Д., Попова Н.С. и др. Исследование новых полимерных структурообразователей почв на основе гуминовых кислот уг-ля.//Почвоведение. 1984. - № 9. - С. 132.

33. Добровольская Т.Г., Лысак JI.B., Звягинцев Д.Г. Почвы и микробное разнообразие. //Почвоведение. 1996. - № 6. -С.699-704.

34. Зайнутдинов С., Ахмедов К.С. Получение искусственного структурооб-разователя К-4 для почв Средней Азии. В кн.: Гуминовые и полимерные препараты в сельском хозяйстве. - Ташкент. - 1961. - С.44-51.

35. Зюзь Н.С., Лазарев A.A., Казанский К.С., Ракова Г.В. Опыт применения гидрогелей для повышения влагоемкости кварцевых песков

36. Почвоведение. 1990,- № 7,- С.149-153.

37. Казанский К.С. Сильнонабухающие полимерные гидрогели для растениеводства //Вестник сельскохозяйственной науки. — 1990. № 12. С.164-166. •

38. Калинин И.Н., Красотина Т.С. Искусственные структурообразователи почвы и механизм их действия. //Севообороты и обработка почвы в интенсивном земледелии: Сб. научн. тр./Горький. - 1990. - С.64-68.

39. Качинский H.A. Проблема использования высокомолекулярных соединений для оструктуривания. //Вестник Моск. Ун-та. Сер.биол., почвовед». 1962.-№ 4. -С. 3-23.

40. Качинский H.A., Мосолова А.И., Таймуразова JI.X. Использование полимеров для оструктуривания и мелиорации почв.//Почвоведение. -1967. -№ 12. С.98-106.

41. Качинский H.A. Физика почвы. М.: Высшая школа. 1970. - Ч.П, С.358.

42. Каштанов А.Н., Заславский М.Н. //Почвоводоохранное земледелие. -М., «Россельхозиздат», 1984, С.315-318.

43. Колоскова A.B. Почвы Татарии. Изд-во КГУ. 1962. - С.416.

44. Колоскова A.B. Агрофизическая характеристика почв Татарии. Казань, изд. КГУ. 1968.

45. Копосов Г.Ф., Шинкарев A.A., Перепелкина Е.Б. Влияние сельскохозяйственного использования на структурно-агрегатный состав серых лесных почв.// Почвоведение,. -1994. № 5. - С.37-41.

46. Крупеников И.А., Роговская Н.И. Влияние полимеров на структуру иплодородие почвы. //Химия в сельском хозяйстве. 1966. - №6, С.55-59.

47. Кудииова В.А. Влияние полимеров на сцепление почвенных агрегатов. Научно-технический бюллетень, Вьш.3(46). Курск. - 1985. - С.54-56.

48. Кузнецов М.С. Противоэрозионная стойкость почв. Изд-во МГУ. -1981.

49. Кузнецов М.С. Структурное состояние почвы и ее противоэрозионная стойкость.// Почвоведение. 1994. - № 11. - С.31-33.

50. Кузнецова И.В. О некоторых критериях оценки физических свойств почв.// Почвоведение, 1979, № 3, С.81-83.

51. Кузнецова И.В. Об оптимальной плотности почв// Почвоведение, 1990, №5, С.43-54.

52. Кузнецова И.В., Савин И.Ю., Силаков С.Н. Сравнительная оценка и пути оптимизации агрофизических свойств черноземов в различных структурах почвенного покрова.// Почвоведение, 1993, № 4, С.40-51.

53. Кульман А. Искусственные структурообразователи почв. М., «Колос», 1982, С.26.

54. Лиштван И.И., Терентьев A.A. и др. Изменение водно-физических свойств торфяно-болотных почв при внесении гидролизованного поли-акрилонитрила// Почвоведение, 1984, № 9, С. 123-127.

55. Майоров И.И., Солошенко В.М. Потери от водной эрозии почв в сельском хозяйстве и пути их снижения. Воронеж. - 1991. - С. 198.

56. Мантосов В.П., Маймусов В.Н. Нитрификационная способность дерново-подзолистой почвы и урожайность полевых культур.//Почвоведение. -1993,-№8. -, С.54-60.

57. Марков М.В. Растительность. В кн.: «Почвы Татарии» Казань, 1962.

58. Махлин Т.Б. Результаты опытов по испытанию некоторых полимерных препаратов для борьбы со стоком и эрозией почв. В кн.: Материалы IV конференции молодых ученых Молдавии. - Кишинев. - 1966. - С.40-45.

59. Медведев В.В. Оптимизация агрофизических свойств черноземов. М.: Агропромиздат, 1988, С. 157.

60. Мирзакеев Э.К. Применение нового полимерного препарата для борьбы с ирригационной эрозией почв в Южном Казахстане.//Почвоведение, 1992, №8, С. 136-140.

61. Мирцхулава Е.И. Размыв русел и методика оценки их устойчивости. М., «Колос», 1967, С.179.

62. Михайлина В.И. Применение полимеров в сельском хозяйстве. ВНИИТЭИСХ, 1973, С.73.

63. Мосолова А.И. Влияние полимеров на структуру лугово-подзолистых почв и на урожай сельскохозяйственных культур, «Почвоведение», 1970, № 9? С.54-64.

64. Мосолова А.И., Доля Г.Г. Повышение фильтрационной способности и противоэрозионной устойчивости дерново-подзолистых и черноземных почв с помощью полимера К-4, Научн.-техн. бюллетень, Курск, 1979, Вып. 1(20), С. 53-61.

65. Мухамедов Г.И., Муракаев Т.Я., Булатов Б.П. Защита типичных сероземов от эрозии поликомплексом под посевы хлопчатника //Тезисы докл. I делегатского съезда почвоведов Узбекистана. 1990. Ташкент. С.259-260.

66. Назаров Г.В. Водопроницаемость почвы как показатель её противоэрозионной стойкости. Докл. АН СССР, 1974, № 3, с.214, С.681.

67. Никитин Б.А., Этлис B.C., Суркова Г.М., Шолина Ф.Н. Влияние поликомплекса на структурообразование в смытых светло-серых лесных почвах. Тр. ГСХИ, 1981, т.152, С.57-64.

68. Никитин Б.А., Секерина Т.В. Влияние новых поликомплексов на структурообразование в пахотном слое светло-серых лесных почв. Эрозия почв и научные основы борьбы с ней. Научн. Труды, М.1985, С.33-36

69. Нерпин Н.В., Ревут И.Б. Использование полимеров для борьбы с эрозией почв. В кн.: Защита почв от эрозии. М., «Колос», С.437-446.

70. Опытное дело в полеводстве. М., «Россельхозиздат». - 1982. - С. 110,1. С.160-172.

71. Паганяс К.П. Агрономическое значение искусственной структуры и условия определяющий их интенсивность ее формирова-ния.//Почвоведение. - № 10. - 1982.

72. Пивоваров Л.П., Киевская Р.Х. Повышение эффективности полимерных структурообразователей //Плодородие почв Казахстана. 1990. В.6. Алма-Ата, 1990, С.74-79.

73. Победоносцева О.И., Паганяс К.П., Чалабянц С.А. и др. Способ получения искусственного структурообразователя почвы. Ин-т химии АН Уз.ССР A.C. №> 1231068 СССР.

74. Полякова Е.Ю. Полимеры повышают плодородие эродированных почв. «Земледелие», № 5,1978, С.34-35.

75. Потапов Б.И. Оценка устойчивости макроструктуры старопахотных почв. Почвоведение, 1983, № 8,Сс.54-59

76. Поясов Н.П., Романов Я.А. Улучшение физических свойств дерново-подзолистых почв с помощью полиакрил амида и урожай сахарной свеклы. Л., 1968, С.210-215. Практикум по физике почв. Казань, 1982.

77. Пухачев А.П., Бухарева Л.Г. Почвам надежную защиту Казань, Тат-книгоиздат, 1984, 78с.

78. Расулов A.M., Азимбаев С.А. Повышение плодородия орошаемых почв Узбекистана. Ташкент: Узбекистан, 1984.

79. Романов И.А., Катичева И.А., Агафонов O.A., Нурматов Ш, Ахмедов Ш.Б., Мирзажанов Б.К. //Вопросы борьбы с эрозией и дефляцией почв и повышение их плодородия. Труды Всесоюзного НИИ хлопководства (СоюзНИХИ). Вып.62, 1988, Ташкент, с.25-38.

80. Романов И.А., Агафонов O.A., Катичева И.А., Йорданов В.Т., Старцев A.C., Грудинина Е.Ю. Химические средства защиты почв от эрозии //Земледелие. 1989, №11, с.55-57.

81. Рябокляч В.А. Сб. Физиологические и биохимические основы развития растений. Киев, 1963.

82. Рязанова A.B., Красотина Т.С., Быстрякова Е.Б. и др. Токсичность некоторых структурообразующих веществ и средств химизации.// Почвоведение, 1995, № 11, с. 1428-1430.

83. Рязанова A.B., Красотина Т.С. и др. Коллоидно-химические и экологические проблемы использования некоторых структурообразователей почв.// Почвоведение, 1992, № 5, с.108-112.

84. Сантаров А.И., Гайворон А.И., Сантарова С.И. Противоэрозионная эффективность полиэлектролита К-9 и латекса СКД-1. Научн.-техн. бюл.

85. ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии, 1983, вып.З, с.42-47.

86. Сапожников П.М. Деградация физических свойств почв при антропогенных воздействиях// Почвоведение, 1994, № 11, с.60-66.

87. Сементовский В.Н., Батыр В.В., Ступипшн A.B. Рельеф Татарии. Татиз-дат, 1951.

88. Соболев С.С. Задачи борьбы с эрозией почв. «Вестник с.-х. Науки», 1963, № 11, с.4-6.

89. Ступипшн A.B. Рельеф и геоморфологические районы. В кн. «Почвы Татарии», Казань, 1962.

90. Трегубов, Н.В. Зверхановский. Борьба с эрозией почв в Нечерноземье. Колос, 1981, с .40-41.

91. Федотова Е.Д. Некоторые данные о глубине сезонного промерзания почвы в Татарии. Уч.зап. Казан, ун-та, т. 115, кн.2, 1955.

92. Хамраев С.С., Артыкбаева X. И др. Промывка образцов такыров, ост-руктуренных карбоксилсодержащими полиэлектролитами.// Почвоведение, 1984, №2, с.129-132.

93. Хитров Н.Б., Чечуева O.A. Способ интерпретации данных макро- и микроструктурного состояния почвы.// Почвоведение, 1994, № 2, с. 8492.

94. Шарафеева Ф.Г. Лабораторно-полевая установка для моделирования ливневой эрозии почв. № 75-84.

95. Штатное В.И., Щербакова Н.И. Полиакриламид и сополимер как искусственные почвенные структурообразователи и как азотные удобрения, 1964, № 10, с.79-88.

96. Щербаков А.П., Володин В.М. Концепция оценки и регулирование почвенного плодородия на биоэнергетической основе.// Почвоведение. 1990, № 11, с.90-103.

97. Чалабянц С .А., Рязанцева Н.В., Ананьева В.В. К вопросу использования водорастворимых полимераналогов полиакрилонитрила для защитыпочв от водной эрозии. Научн.-техн. бюллетень по проблеме «Защита почв от эрозии», Курск, 1979, Вып. 1(20), с.47-53.

98. Чалабянц С.А., Хан К.Ю., Санжаров А.М. Применение искусственных структурообразователей почв для повышения противоэрозионной стойкости почв. «Эродированные почвы и повышение их плодородия». Новосибирск, 1985, с.127-131.

99. Чередниченко И.Н. Действие полимеров на физические свойства почвы //Химия в сельском хозяйстве, 1987, № 9 с.43-47.

100. Эпштейн С.М., Уткаева В.Ф., Мосолова А.И. Влияние высушивания искусственных почвенных агрегатов на их устойчивость. Почвововедение, 1987, № 1, с.44-49.

101. Яловицкий К.М. Влияние полимера К-4 на снижение эрозии почвы. Защита склоновых земель от эрозии. Кишинев, 1978.

102. Ben-Hur М., Faris J., Malik М., Letey J. Polymers as soil conditioners under consecutive irrigation and rainfall // Soil Science Society of America Journal. 1989. V.53.N4. P.1173-1177.

103. Ben-Hur M., Letey J., Sheinberg I. Polymers effects on erosion under laboratory rainfall simulator conditions // Soil Science Society of America Journal. 1990. V.54. N 4. P. 1092-1095.

104. Cambell G.S. Soil Physics with BASIC. Elsevier. Sci. Publich. RV., 1985, 268 p.

105. Shirazi M.A., Boersmal., Hart J.W. Unifying Quantitative Analysis of Texture// Soil Sci. Of Am. V.52. 1988. P.181-190.

106. Neururer H., Genead A., Steinmay W. Potentiality for soil erosion control and improving plant production in arid zones //Die Bodenkultur. 1991 V.42. N2. P. 101-112.

107. Painuli D.K., Pagliai M., La Marca M., Lucamante G. Effect of polyvinyl alcohol, dextran and humic acid on some physical properties of a clay and loam soil. II. Hydraulic183conductivity and porosity //Agrochimica. 1990. V.34. N 1 -2. P. 131 -144.

108. Wallace G.A., Wallace A. Control of erosion by polymeric soil conditions. Soil Sc. 1986.

109. Wallace A., Wallace G.A. Soil and crop improvement with watersoluble polimers //Soil Technology. 1990. V.3. N 1. P.l-8.184