CC BY
14ОБЩИЕ ВОПРОСЫ АГРОХИМИИ
УДК 635.21.631.81.031.
АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ И УРОЖАЙНОСТЬ КУЛЬТУР В ТРЁХПОЛЬНОМ СЕВООБОРОТЕ ПРИ ВНЕСЕНИИ ЦЕОЛИТА
Н.И. Ряховская, А с.-х. а., В.В. Гайнатулина, к.с.-хи., М.А. Макарова, Камчатский НИИСХ
Изучена реакция картофеля на внесение цеолита вразброс совместно с минеральными удобрениями на легких вулканических почвах Камчатки. Приведена динамика изменения агрохимических показателей почвы в результате ионообменных процессов, определены эффективные дозы цеолита при разбросном внесении. Установлено положительное влияние цеолита на урожайность картофеля и овса на зеленый корм в последействии двух лет.
Ключевые слова: цеолит-клиноптилолит, вулканические почвы, трехпольный севооборот.
Природные цеолиты широко применяют в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Достаточная сырьевая база цеолитовых туфов на Камчатке и их высокая обменно-сорбционная способность позволяют рассматривать клиноптилолит, как средство оптимизации использования удобрений, снижения потерь азота в земледелии, загрязнения окружающей среды и сельскохозяйственной продукции. Большинство исследований в различных почвенно-климатических зонах дали положительные результаты по применению цеолитов [1, 2]. В Камчатском крае эффективно использование цеолита локально в трехпольном севообороте под первую культуру - картофель, а также в овощном севообороте при локальном и сплошном внесениях совместно с минеральными удобрениями [3]. Установлено, что цеолит служит надежным гарантом сохранения минеральных удобрений в пахотном горизонте. Это позволяет сократить потери их в почве от вымывания и получить прибавку к урожаю в последействии [4,5].
В Камчатском крае значительные запасы цеолитовых пород (клиноптилолит), что делает актуальным изучение их действия на почву и сельскохозяйственную продукцию.
Цель исследований - изучить и определить эффективные дозы применения цеолита при разбросном внесении в трехпольном картофельном севообороте в условиях Камчатского края.
Методика. Исследования проводили на опытном поле Камчатского НИИ сельского хозяйства в 2005-2008 гг. Полевые опыты закладывали на охристо-вулканической почве со следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса - 4,6%, ]МН4 _ 6,8; Р2О5 _8,1; К20 - 11 мг/100 г почвы; гидролитическая кислотность - 3,82; обменная - 0,075; Са - 6,0 мг-экв/100 г почвы; А1 и М^ отсутствуют; почва с низкой обеспеченностью кобальтом - 0,6 мг/кг; молибденом -0,1; средней обеспеченностью марганцем - 59,5; цинком - 2,6; железом - 16,00; высокой обеспеченностью медью - 6,0 мг/кг почвы. Использовали цеолит-клиноптилолит из местных месторождений. Фракция цеолита 1-3 мм. Химический состав цеолита Ягоднин-ского месторождения (%)- 8Ю2-68,4, ТЮ2-0,03, А1203_ 11,15, БеО - 0,04, СаО - 2,15, - 0,36, ВаО - 0,07, №20 - 0,69, Р2050,038, К20 - 4,25, прочие - 12,89 [6].
В первом поле севооборота под картофель вносили цеолит сплошным способом под дискование в дозах 10 и 20 т/га, на эти фоны локально в борозды вносили минеральное удобрение в дозах (ЫРК^го, С^РК)90, (]МРК)6о, Ы,2!,(РК.Ь,. За контроль принят вариант без удобрений, за хозяйственный контроль - (ЫРК)12о. Исследования проводили в полевом опыте. Площадь делянки 25 м2, повторность опыта четырехкратная. Клубни картофеля сорта Солнышко высаживали в первой декаде июня по схеме 70 х 30 см. Обработку почвы и уход за посадками проводили по технологии возделывания картофеля, рекомендованной для Камчатского края. Посев овса осуществляли в первых числах июня без внесения ЫРК. Сорт овса Соболек.
Учеты и наблюдения проводили согласно методике исследований ВНИИКХ по культуре картофеля [7]. Данные исследований обработаны методом дисперсионного анализа [8].
Периоды вегетации растений в годы проведения исследований различались. Наиболее благоприятные условия сложились в 2005 и 2008 г. Температурный режим вегетационного периода был теплее многолетнего. Сумма положительных температур выше 10°С в 2005 г. составила 1196°С, что на 104°С выше многолетнего показателя, в 2006 г., соответственно, 1314 и 222° С.
2006 г. был более засушливым по сравнению с 2005 г. Однако осадков в период клубнеобразования выпало достаточно для формирования высокого урожая. Для
2007 г. характерны более низкий термический режим и обилие осадков. Сумма активных температур за вегетацию была ниже на 166° С, что отрицательно сказалось на формировании урожая картофеля. 2008 г. характеризовался высоким температурным режимом с умеренным количеством осадков и высокой влажностью.
Результаты и их обсуждение. Данные исследования выявили изменения агрохимических показателей почвы под действием цеолита и минеральных удобрений. Исходная характеристика почвы в начале севооборота соответствовала среднему содержанию подвижного фосфора, обменного калия (8,65-10,70; 8,87-10,05 мг/100 г) и нитратного азота (1,4-1,7 мг/100 г), низкому - аммонийного азота (0,2-1,3 мг/100 г) (табл. 1).
При сплошном внесении цеолита отмечена положительная роль его в улучшении фосфорно-калийного питания. При использовании цеолита и минеральных удобрений отмечен повышенный уровень обеспеченности фосфором и калием. На фоне цеолита в дозе 10 т/га фосфора в почве было больше, чем в хозяйственном контроле в среднем на 15,8%, калия - на 13,6% в год внесения, во втором и третьем полях севооборота, соответственно, на 16,9 и 12,8; 37,0 и 10,1%. При внесении 20 т/га цеолита в первом, втором и третьем полях севооборота фосфора в почве фиксировалось больше на 24,2; 27,4 и 76,6%; калия - на 38,2; 34,4 и 7,3% соответственно. Можно отметить, что на фоне 20 т/га цеолита
более интенсивно накапливается в почве Р2О5 к концу севооборота содержание его в почве увеличивается в
1,7 раза по сравнению с хозяйственным контролем.
1.Агрохимические показатели почвы севооборота при разбросном внесении цеолита (среднее за 2005-2008 гг.)
Севооборот
рНс(
Р2О5
к2о
N-NH4
N-NO3
мг/на 100 г почвы
Са
Mg
гк
мг-экв/100 г почвы
Без удобрений -контроль
Картофель-1-й год 4,90 10,03 8,87 1,75 0,81 4,90 0,46 5,01
Овес на зеленую массу, 2-й год 5,08 10,70 10,05 1,70 1,38 4,40 0,72 5,38
Овес на зеленую массу, 3-й год 5,06 8,65 10,05 1,40 0,21 4,70 0,42 5,98
N120 Р120 К120 —хозяйственный контроль
Картофель 5,07 10,78 14,00 1,75 1,15 4,60 0,56 5,37
Овес на з/м 5,12 12,40 13,30 2,00 0,80 4,30 0,66 5,46
Овес на з/м 5,03 7,15 11,65 1,40 0,27 4,80 0,42 6,38
Фон]— цеолит, 10 т/га разбросное внесение
Картофель 5,15 10,33 13,58 2,10 1,54 4,87 0,80 5,34
Овес на з/м 5,12 14,10 15,30 2,00 0,78 4,10 0,78 5,61
Овес на з/м 5,05 11,35 12,50 1,75 0,40 4,60 0,48 5,85
Фон1 + N120 Р120 К120
Картофель 5,07 12,03 16,87 2,20 1,75 4,67 0,64 5,65
Овес на з/м 5,13 15,20 16,75 2,80 0,80 4,30 0,66 5,25
Овес на з/м 5,02 10,00 13,20 1,90 0,31 4,80 0,36 6,53
Фон, + N90 Р90 К90
Картофель 5,12 12,70 16,40 2,15 1,41 4,73 0,52 5,49
Овес на з/м 5,11 13,70 15,10 2,20 0,79 4,30 0,78 5,25
Овес на з/м 5,04 10,00 12,10 2,15 0,39 5,10 0,42 5,94
Фон, + N60 Рбо К6о
Картофель 5,06 12,20 14,93 2,10 1,10 4,80 0,64 5,85
Овес на з/м 5,11 14,50 15,30 1,80 0,95 4,40 0,72 5,89
Овес на з/м 5,02 10,50 12,20 1,60 0,25 4,90 0,42 5,85
Фон, + N120 Рад К90
Картофель 5,06 12,93 16,27 2,45 1,65 5,00 0,52 5,83
Овес на з/м 5,12 13,80 14,60 2,20 0,98 4,50 0,78 5,12
Овес на з/м 5,03 9,10 13,55 1,95 0,38 4,60 0,48 5,90
Фон2— цеолит, 20 т/га сплошное внесение
Картофель 5,19 14,47 18,68 2,20 1,85 4,93 0,80 5,33
Овес на з/м 5,21 16,60 17,28 2,50 0,70 4,70 0,66 5,21
Овес на з/м 5,07 12,45 12,50 1,75 0,33 5,00 0,48 5,07
ФоН2 + N120 Р120 К120
Картофель 5,17 13,07 20,30 2,20 1,50 5,03 0,74 5,36
Овес на з/м 5,14 16,40 17,95 2,30 0,98 4,00 0,63 5,14
Овес на з/м 5,06 12,40 12,40 1,70 0,36 5,00 0,36 5,06
Фон2 + N90 Рад к90
Картофель 5,21 14,10 18,47 1,85 1,45 5,40 0,68 5,41
Овес на з/м 5,20 15,10 17,55 1,80 0,76 4,70 0,78 5,20
Овес на з/м 5,07 12,75 12,40 1,75 0,24 5,10 0,42 5,07
Фон2 + N<¡0 Рбо К6о
Картофель 5,19 12,63 18,77 1,95 1,45 5,27 0,60 5,66
Овес на з/м 5,15 16,50 18,20 2,00 0,70 4,20 0,72 5,15
Овес на з/м 5,11 12,60 12,70 1,65 0,26 5,30 0,63 5,11
Фон2 + N120 Р90 к90
Картофель 5,19 14,13 18,40 2,20 1,65 5,40 0,52 5,66
Овес на з/м 5,20 15,50 17,85 1,80 0,90 4,70 0,66 5,20
Овес на з/м 5,12 12,50 12,30 1,95 0,20 5,70 0,42 5,12
Это можно объяснить ионно-обменными процессами в системе почва-цеолит. Высокая емкость катионного обмена и пролонгирующие свойства цеолита позволяют применять разовое внесение фосфорных удобрений на 2 года. Подвижный фосфор в присутствии цеолита поступает в ППК из труднодоступных соединений, так как в камчатском клиноптилолите содержание фосфора небольшое (0,038%) в сравнении с другими элементами. Полученные данные совпадают с утверждениями других ученых [9].
Изменения обменного калия в почве больше зависели от внесенных удобрений и выноса этого элемента растениями. Если в почве под картофелем обменного калия было 14,93-20,30 мг/100 г, то к концу севооборота этот показатель снизился до 12,10-13,55 мг/100 г. Следует отметить, что под первой и второй культурами
при сплошном внесении 20 т/га цеолита содержание обменного калия в почве было выше, соответственно, на 24,6 и 21,6%, чем при внесении 10 т/га.
Улучшение азотного питания можно проследить по катиону N1^4. С добавкой цеолита он сильнее фиксируется в почве, что замедляет образование как летучих, так и водорастворимых соединений азота. В первом поле севооборота (картофель) аммиачного азота в почве фиксировалось на хозяйственном контроле 1,75 мг/100 г почвы, в вариантах с цеолитом 1,85-2,45, в третьем поле (овес), соответственно, 1,40 и 1,60-1,95 мг/100 г почвы.
При внесении повышенных доз азота на фоне 10 т/га цеолита отмечают стабильное повышение аммиачного азота за севооборот по всем полям. Динамика нитратного азота менее стабильна, увеличение его было толь-
ко при повышенных дозах азота в среднем под первой культурой (картофель) на 10,3% и под второй культурой (овес) на 47,8% по отношению к фону 10 т/га и хозяйственному контролю соответственно.
Использование цеолита оказало влияние на урожайность картофеля и овса на зеленую массу, как в год
внесения, так и в последействии. Урожайность картофеля на фоне 10 и 20 т/га цеолита варьировала, соответственно, от 209,5 до 235,7 и от 215,2 до 243,3 ц/га при урожайности в хозяйственном контроле 218,9 ц/га (табл.2).
2. Влияние цеолита при сплошном внесении на урожайность культур в короткоротационном севообороте
Вариант опыта Картофель - действие (в Овес - 1-й год последействия (в Овес - 2 -й год последействия
среднем за 2005-2007 гг.) среднем за 2006-2008 гг.) (в среднем за 2007-2008 гг.)
Урожай + к хоз. конт- Урожай Прибавка Урожай Урожай Прибавка к Урожай
клубней, ролю, ц/га зеленой к сухого зеленой конт- сухого
ц/га массы, конт- вещества, массы, ц/га ролю, вещества,
ц/га ролю, ц/га ц/га ц/га ц/га
Без удобрений - 99,6 -119,3 83,4 - 20,4 56,2 - 13,8
контроль
1^120Р120К120 - ХОЗ. 218,9 - 111,4 28,0 26,7 82,8 26,6 19,6
контроль
<1>1-цеолит, 10 т/га 90,6 -128,3 83,7 0,3 22,1 75,2 19,0 20,9
вразброс
Ф1— 235,7 +16,8 121,0 37,6 28,4 85,4 29,2 21,6
Ф1- МздРэдКзд 227,0 +8,1 123,0 39,6 26,7 85,7 29,5 22,8
®1- ^оРбоЮю 209,5 -9,4 107,6 24,2 26,8 84,2 28,0 22,4
Ф1— \ | ^.РчиКчи 226,0 + 7,1 126,7 43,3 30,2 94,0 37,8 25,4
Ф2-цеолит, 20 т/га 121,2 -97,7 98,2 14,8 23,3 86,6 30,4 21,6
вразброс
^2()Р12оК120 243,3 + 24,4 123,4 40,0 31,4 93,8 37,6 21,3
Ф2— ХчиРчиКчи 234,0 + 15,1 125,0 41,6 37,3 95,6 36,4 24,5
®2- ^оРбоКбо 215,2 -3,7 115,3 31,9 27,9 88,5 32,3 21,4
Ф2— X | ^иРчиКчи 239,6 + 20,7 127,4 44,0 31,1 92,9 36,7 23,9
НСР05:
мин.удобрения 3,5 8,9 6,5
цеолит 9,4 6,1 6,0
общая 11,1 12,3 11,4
По данным исследований урожайность картофеля возрастает по мере увеличения доз минерального удобрения и цеолита. Достоверная прибавка урожая получена при внесении 10 и 20 т/га цеолита и минерального удобрения в дозе (ЫРК)12о, соответственно, 16,8 и 24,4 ц/га по сравнению с хозяйственным контролем. Однако следует отметить, что при уменьшении дозы минерального удобрения до (1МРК)6о урожайность картофеля снижается в среднем на 3% на обоих фонах по сравнению с хозяйственным контролем. Наибольшие прибавки получены на фоне 20 т/га цеолита, но по сравнению с фоном 10 т/га они не превышают в среднем 4%. Цеолит влияет на формирование урожая не только первой культуры, но и последующей. В последействии положительный эффект получен при использовании минерального удобрения с высокими дозами азота на фоне цеолита. При внесении цеолита в дозах 10 и 20 т/га вразброс и минерального удобрения в дозе Ы,2и(РК.Ь, получена максимальная прибавка урожая зеленой массы По отношению к контролю она составила в первый год последействия 43,3 ц/га (51,9%) и 44,0 ц/га (52,7%), во второй год - 37,8 ц/га (67,3%) и 36,7 ц/га (65,3%). Цеолит и минеральное удобрение обеспечили прибавку урожая сухого вещества 9,8 ц/га (48,0%) и 10,7 ц/га (52,4%) в первый год последействия, во второй - 11,6 ц/га (67,2%) и 10,1 ц/га (65,3%) соответственно по сравнению с неудобренным вариантом.
Использование цеолита в чистом виде под первую культуру в дозах 10 и 20 т/га не дало положительного эффекта, недобор урожая картофеля составил, соответственно, 128,3 и 97,7 ц/га по отношению к хозяйственному контролю.
Заключение. Под влиянием цеолита и минеральных удобрений произошло существенное изменение агро-
химических свойств почвы. На фоне цеолита отмечено улучшение питания растений доступным фосфором за счет мобилизации его из труднодоступных соединений. При внесении 20 т/га цеолита в первом, втором и третьем полях севооборота в почве фиксировалось больше фосфора, соответственно, на 24,2; 27,4 и 76,6% и к концу севооборота содержание его увеличилось в 1,7 раз по отношению к (NPK)i20. Высокая емкость катионного обмена и пролонгирующие свойства цеолита дают возможность применять разовое внесение фосфорных удобрений на 2 года, что позволяет выращивать вторую и третью культуры без внесения NPK с прибавкой урожая в среднем 59% к контролю без удобрений. Литература
1. Цицишеили Г.В. Перспективы применения природных цеолитов//Добыча, переработка и применение природных цеолитов: Сб. науч. тр.- Тбилиси, 1986.-С. 4. 2. Глаз Н.В. Применение цеолитсодержащего минерального сырья в растениеводстве / Глаз Н.В., Сороколетова A.C., Токарева О.Н. // Молодые ученые - агропромышленному производству Дальнего Востока: сб. науч. тр. / Россельхозакадемия, ДВ НМЦ, Примор. НИИСХ. -Владивосток, 2006. - С. 58-62. 3. Стружкина Т.М., Ильиных Ю.А., Иеащенко H.H., Кочнееа М.Б. Эффективность использования цеолита-клиноптилолита в короткоротационном севообороте на легких вулканических почвах Камчатки. //Плодородие.- № 4. - 2012,-С.48-50. 4. Ряхоеская НИ, Гайнатулша В.В. Эффективность применения цеолита в короткоротационном севообороте // Сб. науч. тр. / Россельхозакадемия. Дальневост. регион, науч. центр. Камч.НИИСХ,- Владивосток: Дальнаука, 2010. - С. 109-115. 5. Ряхоеская H.H., Гайнатулина В.В., Макарова М.А. Эффективность использования цеолита на картофеле в трехпольном
севообороте на легких вулканических почвах Камчатки// Плодородие.- № 2. - 2014,- С.49-51. 6. Качественная характеристика природного цеолита Ягоднинского месторождения в Камчатском крае // Комплекс аналитических исследований в ЦНИИ геолнеруд (г.Казань), ГЕОХИ АН РАН, ИГЕМ АН РАН (г. Москва), 2001. 7. Методика исследований по культуре картофеля. - М.,
1967. - 263 с. 8. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с. 9. Гамисония М.К. и др. Изменения микрофлоры почвы при наличии цеолита.- Сб. науч.тр.: Применение природных цеолитов в животноводстве и растениеводстве.- Тбилиси, 1984.-С 230-233.
AGROCHEMICAL PROPERTIES OF SOILS AND CROP PRODUCTIVITY IN A THREE-COURSE CROP ROTATION AT
THE APPLICATION OF ZEOLITE N.I. Ryakhovskaya, V.V. Gainatulina, Kamchatka Research Institute of Agriculture uL Tsentralnaya 4, Sosnovka, Elizovo raion, Kamchatskii krai, 683000 Russia, knishCaniailkamchatka.ru
The response of potato to the broadcast application of zeolite in combination with mineral fertilizers on light volcanic soils of Kamchatka has been studied. The dynamics of changes in agrochemical soil parameters due to ion exchange processes has been described; efficient rates of zeolite at the broadcast application have been determined. Positive aftereffect of zeolite on the yield of potatoes and forage oat during two years has been revealed.
Keywords: zeolite-clinoptilolite, volcanic soils, three-course crop rotation.
