Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

RECEPTIONS OF OPTIMIZATION OF ACID PROPERTIES OF CHERNOZEM VYSHCHELOCHENNOGO OF THE PREVOLGA ZONE OF REPUBLIC TATARSTAN

Aliev Ch.A. 1 Bikkinina L.M.-H. 1 Degtereva I.A. 1
1 The state scientific institution the Tatar scientific research institute of agrochemistry and soil science of the Russian academy of agricultural sciences, Kazan
Research in which as a limy material applied a local dolomitic flour is conducted. Under the influence of limy fertilizer physical and chemical properties выщелоченного chernozem have improved, statistically authentic increases of a crop are received at ameliorant entering into doses on 1,0 and 1,5 norms of the hydrolytic acidity which has made – 3,28 and 4,16 t/hectares of grain units. The recoupment of one rouble of expenses has made 2,2–2,7 roubles, and a time of recovery of outlay – 3,0 – 3,5 years. By results of researches specifications of the expense of limy fertilizers for acidity shift выщелоченного chernozem on 0,1 unit are received, which have made in a variant without a mine-ralnyh of fertilizers – 1,28, with mineral fertilizers – 1,51 t/hectares of СаСОз+МgСОз. The received results have shown that liming sour vyshchelochennogo chernozems a local dolomitic flour is defensible reception from the agronomical and economic point of view.
liming
dolomitic flour
В результате выщелачивания катионов из силикатной и органической части почв места их занимают ионы водорода, вследствие чего эти почвы окисляются. Кислая реакция среды почвенного раствора неблагоприятно воздействует на рост и развитие растений [1]. Под ее влиянием изменяется характер поступления катионов и анионов, т.е. кислая среда ухудшает питание сельскохозяйственных культур [4].

По данным ФГУ «ЦАС «Татарский» кислых почв пахотных земель Республики Татарстан составляет 1449,6 тыс. га, т.е. около 43 %. Недобор растениеводческой продукции, только из-за повышенной кислотности, в сравнении с урожаем, который можно получить при оптимальной реакции среды, достигает 900 тысяч тонн зерновых единиц. Поэтому известкование кислых почв является одним из основных приемов агрономических мероприятий по улучшению плодородия почв. Известкование кислых почв - обязательное условие для эффективного использования минеральных и органических удобрений [6]. 

Изучение эффективности известкования кислых почв проводили на опытном поле института [5]. Почва - чернозем выщелоченный среднемощный тяжелосуглинистый. Агрономическая характеристика пахотного слоя (0-20 см) перед закладкой опыта: содержание гумуса - 5,8% (по Тюрину, в модификации ЦИНАО), рНсол. - 5,0, гидролитической кислотности и суммы поглощенных оснований - 5,4-6,7 и 37,2-39,8 мг-экв/100 г почвы соответственно; подвижного фосфора и обменного калия (по Чирикову) соответственно - 49-53 и 82-100 мг/кг почвы. В качестве известкового материала применяли местную доломитовую муку в чистом пару, в 2001 году, с содержанием СаСОз - 52-59 %, МgСОз - 44-46 %. В опыте изучали три дозы - 0,5; 1,0 и 1,5 нормы, рассчитанной по гидролитической кислотности. Полная норма известкового удобрения составила 8,8 т/га в действующем веществе, 10,9 т/га в физическом весе.

Минеральные удобрения ежегодно вносили под предпосевную культивацию на планируемый урожай.

Исследование проводили со следующим чередованием культур в севообороте: чистый пар (2001 г.) - озимая рожь (2002 г.) - кукуруза на силос (2003 г.) - яровая пшеница (2004 г.) - ячмень (2005 г.) - озимая пшеница (2006 г.) - яровая пшеница (2007 г.) - однолетние травы (2008 г.) - озимая пшеница (2009 г.).

Доломитовая мука способствовала снижению обменной кислотности почвы со слабокислой, кислой до близко к нейтральной и нейтральной реакциям почвенной среды.

При плужной заделке известкового материала большая масса ее попадала в нижнюю часть пахотного горизонта, о чем свидетельствует наибольшее снижение обменной кислотности (рНсол.) вне зависимости от доз внесенного известкового удобрения (табл. 1). В течение первого года действия доломитовой муки в варианте без минеральных удобрений наибольшее снижение (на 0,5-1,1 единиц) кислотности почвы произошло в нижнем слое почвы (10-20 см), в верхнем же слое (0-10 см) - на 0,4-1,0 единиц при одинаковом исходном значении рНсол. по всему пахотному горизонту. На фоне с минеральными удобрениями эти показатели составили соответственно 0,5-1,0 и 0,3-0,8 единиц.

1. Влияние различных доз известковых и минеральных удобрений на изменение реакции среды (рНсол.)

Варианты опыта

Слой почвы, см

Исх.дан., 2001 г.

2002 г.

2003 г.

2004 г.

2005 г.

2006 г.

2007 г.

2008 г.

2009 г.

1.Контроль б/у и извести

0-10

5,1

5,0

5,1

5,1

5,0

5,0

4,9

4,8

4,8

10-20

5,1

5,0

5,1

5,1

5,0

4,9

4,9

4,9

4,8

2. Известь - 0,5 г.к., без мин. удобр.

0-10

5,1

5,5

5,7

5,6

5,5

5,4

5,4

5,3

5,1

10-20

 

5,1

5,6

5,8

5,7

5,6

5,5

5,4

5,4

5,2

3. Известь - 1,0 г.к., без мин. удобр.

0-10

5,1

5,6

5,9

5,9

5,6

5,5

5,5

5,4

5,3

10-20

 

5,1

5,8

6,0

6,0

5,7

5,6

5,6

5,5

5,4

4. Известь - 1,5 г.к., без мин. удобр.

0-10

5,1

6,1

6,1

6,1

5,9

5,8

5,8

5,6

5,6

10-20

 

5,1

6,2

6,2

6,2

6,0

6,0

5,9

5,8

5,7

5. Известь - 0,5 г.к. + мин. удобр.

0-10

5,1

5,4

5,6

5,6

5,5

5,4

5,3

5,2

5,1

10-20

 

5,1

5,6

5,7

5,7

5,5

5,5

5,4

5,3

5,1

6. Известь - 1,0 г.к. +  мин. удобр.

0-10

5,1

5,5

5,7

5,7

5,6

5,5

5,4

5,3

5,2

10-20

 

5,1

5,7

5,8

5,8

5,6

5,6

5,5

5,4

5,3

7. Известь - 1,5 г.к. +  мин. удобр.

0-10

5,1

5,9

5,9

6,0

5,9

5,8

5,7

5,7

5,5

10-20

 

5,1

6,1

6,1

6,1

5,9

5,9

5,8

5,7

5,6

К концу второго года исследований в варианте без минеральных удобрений продолжается снижение обменной кислотности, при этом наибольший сдвиг на 0,7-1,1 единиц все также наблюдается в нижнем слое почвы,  в верхнем слое - на 0,6-1,0 единиц. Аналогичная ситуация снижения обменной кислотности под воздействием мелиоранта происходила и в варианте с минеральными удобрениями.

Через три-четыре года действия известкового удобрения произошло некоторое выравнивание кислотности в обоих слоях почвы. Смещение показателя рНсол. в нейтральную сторону колебалось почти в одинаковых интервалах и составило на 0,5-1,1 и 0,4-1,0 единиц в слое почвы 10-20 см и на 0,4-1,0 и 0,4-0,9 единиц в слое 0-10 см соответственно вариантам без минеральных удобрений и с ними [2].

Исследования показали, что местная доломитовая мука наибольшее влияние на снижение обменной кислотности (рНсол.) проявила при дозах 1,0 и 1,5 нормы по гидролитической кислотности, или соответственно 8,8 и 13,2 т/га СаСОз+МgСОз. Даже на восьмой год наблюдается взаимодействие мелиоранта с почвой. Сдвиг реакции почвенной среды в варианте без минеральных удобрений в верхнем слое почвы составил на 0,2-0,5 единицы рНсол., а в нижнем - на 0,3-0,6 единицы. На фоне минеральных удобрений увеличение рНсол. в слое почвы 0-10 см произошел на 0,1-0,4 единицы и на 0,2-0,5 единиц в слое 10-20 см (табл.2).

2. Влияние различных доз известковых и минеральных удобрений на изменение реакции среды выщелоченного чернозема к концу восьмого года взаимодействия мелиоранта с почвой

СаСОз+МgСОз в дозах по г.к.

Слой почвы, см

рНсол.

Сдвиг рН +, -

исходн., 2001 г.

2009 г.

без NPK

по NРК

без NPK

по NРК

0,5

0-10

5,1

5,1

5,1

0

0

10-20

5,1

5,2

5,1

0,1

0

1,0

0-10

5,1

5,3

5,2

0,2

0,1

10-20

5,1

5,4

5,3

0,3

0,2

1,5

0-10

5,1

5,6

5,5

0,5

0,4

10-20

5,1

5,7

5,6

0,6

0,5

Установлены тесная положительная связь между рНсол. и дозами известкового удобрения и слабая положительная корреляция со временем взаимодействия мелиоранта с почвой. Коэффициенты парной корреляции рНсол. с дозами доломитовой муки составили: в варианте без минеральных удобрений - 0,924, а с удобрениями - 0,925.

Зависимость рНсол. от доз доломита (Мg, т/га) времени взаимодействия мелиоранта с почвой (Т, лет) выражаются следующими уравнениями регрессии:

На фоне без минеральных удобрений

рН = 4,85+0,127 Мg+0,224Т-0,004 Мg2-0,045Т2, R = 0,973,

на фоне удобрений

рН = 4,94+0,103 Мg+0,125Т-0,003 Мg2-0,028Т2, R = 0,956.

 

Между величинами смещения рНсол. (ΔрН) от известковании и дозами доломитовой муки существует тесная положительная связь. Коэффициенты парной корреляции между ΔрН и дозами доломитовой муки были: на фоне без минеральных удобрений 0,917, а на фоне с удобрениями 0,923. Получена слабая отрицательная связь ΔрН со временем, прошедшим после внесения доломитовой муки.

3. Влияние различных доз известковых и минеральных удобрений на изменение гидролитической кислотности выщелоченного чернозема, мг-экв/100 г почвы

Варианты опыта

Слой почвы, см

Исх.дан.,

2001 г.

2002 г.

2003 г.

2004 г.

2005 г.

2006 г.

2007 г.

2008 г.

2009 г.

1.Контроль без удобрений и извести

0-10

5,9

5,9

6,0

5,8

6,0

6,0

6,0

6,1

6,2

10-20

5,9

6,0

6,0

5,9

5,9

6,0

6,0

6,1

6,1

2. Известь - 0,5 г.к., без мин. удобр.

0-10

6,7

3,9

3,8

3,9

3,8

4,0

4,2

4,8

5,0

10-20

 

6,7

3,8

3,7

3,7

3,6

3,7

4,0

4,2

4,5

3. Известь - 1,0 г.к., без мин. удобр.

0-10

5,4

2,9

2,6

2,5

2,4

2,5

2,6

3,2

4,1

10-20

 

5,4

2,4

2,1

2,0

2,0

2,2

2,3

2,9

3,5

4. Известь - 1,5 г.к., без мин. удобр.

0-10

5,5

2,6

2,6

2,5

2,4

2,5

2,6

2,7

3,4

10-20

 

5,5

2,0

2,0

2,0

1,9

2,1

2,2

2,4

3,2

5. Известь - 0,5 г.к. + мин. удобр.

0-10

6,7

3,9

3,9

4,0

3,9

4,2

4,4

5,0

5,8

10-20

 

6,7

4,1

3,8

3,8

3,7

3,9

4,2

4,5

5,4

6. Известь - 1,0 г.к. +  мин. удобр.

0-10

5,4

2,9

2,6

2,7

2,5

2,6

2,8

3,4

4,4

10-20

 

5,4

2,7

2,3

2,2

2,2

2,4

2,6

3,0

4,1

7. Известь - 1,5 г.к. +  мин. удобр.

0-10

5,5

2,4

2,5

2,8

2,5

2,6

2,8

2,9

3,8

10-20

 

5,5

2,4

2,2

2,1

2,0

2,2

2,3

2,6

3,4

Зависимость величины смещения рН от доз известкового удобрения и времени взаимодействия мелиоранта с почвой выражается уравнениями регрессии:

на фоне без минеральных удобрений

ΔрН = -0,06+0,106 Мg+0,09Т-0,003Мg2-0,016Т2, R = 0,930,

на фоне удобрений

ΔрН = -0,19+0,104 Мg+0,14Т-0,002Мg2-0,029Т2, R = 0,972.

 

Дозы доломитовой муки по-разному влияли на изменение гидролитической кислотности в слоях почвы 0-10 и 10-20 см (табл.3). В первый год действия мелиоранта наибольшее снижение гидролитической кислотности произошло в слое почвы 10-20 см и составило в варианте без минеральных удобрений 2,9-3,5, на фоне NPK - 2,6-3,1 мг-экв/100 г почвы, а в слое почвы 0-10 см соответственно 2,5-2,9 и 2,5-3,1 мг-экв/100 г почвы.

К концу второго года действия доломитовой муки отмечена такая же закономерность в снижении гидролитической кислотности: в слое почвы 10-20 см (без минеральных удобрений) на 3,0-3,5, на фоне NPK - 2,9-3,3, в слое 0-10 см соответственно на 2,8-2,9 и 2,8-3,0 мг-экв/100 г почвы.

Через три года после внесения известкового удобрения отмечено ее положительное влияние на снижение гидролитической кислотности в нижнем слое почвы 10-20 см без удобрений - на 3,0-3,5 мг-экв/100 г почвы и с удобрениями - на 2,9-3,4 мг-экв/100 г почвы; в слое почвы 0-10 см - соответственно на 2,8-3,0 и 2,7-3,0 мг-экв/100 г почвы.

Неодинаковое снижение гидролитической кислотности в слоях почвы отмечено в остальных годах последействия доломитовой муки. В восьмом году взаимодействия мелиоранта с почвой отмечено еще нейтрализующее действие доломитовой муки. В то же время наблюдается выравнивание кислотности их свойств по слоям почвы, а сдвиг ее в нейтральную сторону колеблется почти в одинаковых интервалах по слоям почвы. 

Получена тесная отрицательная связь между гидролитической кислотностью и дозами доломитовой муки. Коэффициенты парной корреляции между этими показателями составили: на фоне без минеральных удобрений 0,914-0,943, а на фоне NPK 0,930-0,943.

Один из основных показателей относительной эффективности доз мелиоранта - величина смещения рН (в сторону нейтральной реакции) от 1 тонны известкового удобрения в действующем веществе, называемая в практике нормативным сдвигом [3]. В первый год действия доломитовой муки наибольший сдвиг рН от 1 тонны  СаСОз+МgСОз на фоне без удобрений получен при половинной дозе мелиоранта и составил 0,11 единиц рН. Лучшие результаты по сдвигу реакции среды достигнуты на третьем году действия мелиоранта и составили 0,13 единиц рН при дозе 0,5 нормы по гидролитической кислотности и 0,10 единиц рН при норме 1,0 г.к.

Расход СаСОз+МgСОз для сдвига на 0,1 единицу рН в вариантах без минеральных удобрений и с ними зависел от доз мелиоранта. По результатам исследований получены нормативы расхода известковых удобрений для сдвига кислотности выщелоченного чернозема на 0,1 единицу рНсол. и составил в варианте без минеральных удобрений 1,28, а на фоне NPK - 1,51 т/га СаСОз+МgСОз.

Под влиянием известкового удобрения улучшились не только кислотные свойства выщелоченного чернозема, но и существенно возросли сумма поглощенных оснований и степень насыщенности ими почвенно-поглощающего комплекса.

Улучшение физико-химических свойств выщелоченного чернозема способствовали значительному увеличению урожайности сельскохозяйственных культур в севообороте. С увеличением доз мелиоранта возросли и прибавки урожая. За восемь лет действия доломитовой муки статистически достоверные прибавки урожая получены при внесении мелиоранта в дозах по 1,0 и 1,5 нормы гидролитической кислотности составили - 3,28 и 4,16 т/га зерновых единиц.

Исследования за восемь лет показали, что известкование кислых выщелоченных черноземов с применением местной доломитовой муки является оправданным приемом с агрономической и экономической точки зрения.

Окупаемость одного рубля затрат составила 2,2-2,7 рублей, а срок окупаемости составляет  3,0-3,5 года.      

Рецензенты:

  • Амиров М.Ф., д.с.-х.н., профессор, начальник научно-методического управления, зав. кафедрой растениеводства и плодоовощеводства, ФГБОУ ВПО «Казанский государственный аграрный университет», Министерство сельского хозяйства РФ, г. Казань.
  • Копосов Г.Ф., д.б.н., профессор кафедры почвоведения, Казанский (Приволжский) Федеральный университет Министерство образования и науки РФ., г. Казань.

Работа получена 02.11.2011.