Статья: Влияние внесения различных доз фосфогипса на свойства орошаемых темно-каштановых почв Ростовской области

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 1(17), 2015 г., [72-87]

УДК 631.85:631.445.51

Донской зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства

ВЛИЯНИЕ ВНЕСЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ ФОСФОГИПСА НА СВОЙСТВА ОРОШАЕМЫХ ТЕМНО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Е.В. Радевич

А.И. Баранов

Нарушение технологии орошения активно изменяет направление почвенных процессов, и нередко в неблагоприятную сторону. В результате нарушения технологии орошения и отсутствия высокой культуры земледелия изучаемые темно-каштановые почвы подверглись переувлажнению, а в некоторых местах и заболачиванию, осолонцеванию и ощелачиванию, уплотнению и слитизации [1]. Превалирование негативных явлений на орошаемых массивах привело к снижению обеспеченности почв питательными веществами. Поступающие с минеральными и органическими удобрениями элементы питания в создавшихся условиях переходят в труднодоступные для растений формы. Кроме этого, в почвах орошаемых территорий, особенно с недостаточной аэрацией, образуются токсичные вещества, что также в значительной степени снижает плодородие [2, 3].

Солонцы и солонцовые почвы неблагоприятны для возделывания большинства сельскохозяйственных растений. Их негативные свойства заключаются в крайне отрицательных физических и химических характеристиках солонцового горизонта [4], в присутствии в пределах почвенного профиля токсичных водорастворимых солей. Неблагоприятные солонцовые свойства: щелочность, набухание, дефицит влаги, высокая плотность - резко снижают урожайность сельскохозяйственных культур.

Плотность почвы оказывает значительное влияние на накопление воды, воздуха и токсичных недоокисленных веществ, развитие корневой системы и в конечном итоге урожайность сельскохозяйственных культур. Наилучшие условия для возделывания сельскохозяйственных культур складываются при плотности 1,05-1,30 т/м3 [5]. Эти данные, подтвержденные другими исследованиями [6-8], свидетельствуют о том, что плотность орошаемых темно-каштановых почв достигла такого уровня, при котором нормальное развитие сельскохозяйственных культур затруднено.

Особенно ухудшаются водно-физические свойства при переувлажнении почв. Так, например, возделывание риса в 1950-х годах на темно-каштановых почвах Ростовской области привело к длительному сохранению глыбистости, поздней весенней спелости пашни, впоследствии используемой под богарные зерновые культуры [9, 10]. В районе исследований появление глыбистости отмечается при повышении плотности пахотного слоя от 1,0-1,2 до 1,3-1,4 т/м3.

Деградация орошаемых темно-каштановых почв ставит задачу регулирования и воспроизводства их плодородия в разряд актуальных, экономически целесообразных. Необходимость решения этой задачи определила направление исследований по разработке приемов сохранения и восстановления плодородия орошаемых темно-каштановых почв [11]. Целью данной работы являлось изучение влияния применения в качестве химического мелиоранта фосфогипса в различных дозах на физические, физико-химические свойства орошаемых темно-каштановых почв рисовых оросительных систем при постоянном затоплении.

Материалы и методы. В связи с вышеизложенными проблемами, стоящими перед рисоводческими хозяйствами, в 2006 г. был заложен производственный опыт в ООО «Энергия» Пролетарского района Ростовской области.

В опыте изучалось действие средней и сверхвысокой доз фосфогипса, внесенных в слой 0-20 см, на свойства почвы. Впервые на территории Ростовской области был заложен опыт по внесению фосфогипса в слой
20-40 см с имитацией фрезерной обработки указанного слоя и одновременным перемешиванием почвы с фосфогипсом.

Схема опыта:

1) отвальная обработка почвы на глубину 20-22 см (контроль);

2) отвальная обработка почвы на глубину 20-22 см + 10 т/га фосфогипса (10 т/га Ф);

3) отвальная обработка почвы на глубину 20-22 см + 40 т/га фосфогипса (40 т/га Ф);

4) имитация фрезерной обработки почвы на глубину 20-40 см + 10 т/га фосфогипса (ИФО + 10 т/га Ф).

Для нужд сельского хозяйства отпускается фосфогипс второго сорта, который по техническим требованиям [12] должен соответствовать показателям, приведенным в таблице 1.

Таблица 1 - Технические требования к качеству фосфогипса В %

В процессе исследований использовался фосфогипс Невинномысского химического комбината «Азот».

Высокое содержание гипса, наличие фосфорной кислоты ставят фосфогипс в разряд высокоэффективных мелиорантов как для нейтральных, так и для щелочных почв (таблица 2). Кроме этого, в фосфогипсе содержатся следующие микроэлементы (мг/кг): марганец (270-330), цинк (30-32), кобальт (23-27), медь (6-7), бор (3,8-7,9), молибден (2,3-3,4) и другие.

Для производственных нужд на Невинномысском химическом комбинате «Азот» использовался кольский апатитовый концентрат (таблица 2).

Таблица 2 - Химический состав фосфогипса (в пересчете на сухое вещество) В %

При закладке опыта использовался кислый, не нейтрализованный фосфогипс, имеющий реакцию среды 2,8-3,8.

Внесение фосфогипса в вариантах 2 и 3 осуществляли с помощью разбрасывателя минеральных удобрений РУМ-8 под весеннюю обработку территории рисового чека плугом на глубину, рекомендованную при ведении зональной агротехники.

В настоящее время в РФ и во всем мире отсутствуют устройства для фрезерной обработки почвы, поэтому в условиях почвенно-агротехнического стационара ООО «Энергия» Пролетарского района применена имитация фрезерной обработки почвенного покрова. Для этого при закладке эксперимента верхний слой почвы 0-20 см укладывали при помощи грейдера в бурт. Затем на обнажившуюся после прохода грейдера плужную подошву вносили фосфогипс в дозе 10 т/га. После внесения мелиоранта слой почвы 20-40 см пять раз обрабатывали отвальным плугом, перемешивая фосфогипс с почвой, имитируя таким образом характерное для фрезерной обработки почвы мелкое крошение ее структурных отдельностей. После завершения обработки слоя 20-40 см почву слоя 0-20 см из бурта возвращали на место.

Площадь под каждым вариантом опыта соответствовала размеру чека (4 га). Повторность опыта трехкратная. На протяжении трех лет (с 2006 по 2008 г.) в чеках выращивалась несменяемая культура риса. В 2012 г., согласно производственному обороту, принятому в хозяйстве, на чеках вновь был посеян рис.

Отбор растительных и почвенных образцов проводился на закрепленных стационарных участках. Образцы почвы отбирались осенью
(в сентябре) после уборки урожая: 13.09.2006, 28.09.2008, 21.09.2012.
Отбор проводили послойно через каждые 10 см до глубины 40 см. В образцах по стандартизированным методикам определялись агрегатный и гранулометрический состав почвы, водная вытяжка, состав ППК, общий гумус, подвижные формы питательных веществ. В полевых условиях до закладки эксперимента и на протяжении всего периода наблюдений ежегодно отбирались образцы почвы для определения плотности.

Результаты. Показатели плотности почвы до проведения мелиоративных мероприятий в слое 0-40 см отражены в таблице 3.

Таблица 3 - Плотность почвы на неорошаемых и орошаемых участках без применения химической мелиорации фосфогипсом, 2006 г. В т/м3

Анализируя полученные данные, наблюдаем резкий контраст между показателями плотности слоя 0-20 см на неорошаемых и орошаемых участках. Столь высокая разница объясняется переувлажненным состоянием орошаемых участков. Помимо этого, на орошаемых участках по всему слою 0-40 см наблюдаются реструктуризация и слитизация почвенного профиля.

В слое 20-40 см наблюдается образование глыбистых сегментов почвы - блоков размером 20-40 см, возникающих вследствие обработок, проводимых на недостаточную глубину. Проведение чизелевания способствует лишь частичному разрушению указанных блоков, через короткий промежуток времени происходит их восстановление [13, 14].

Проведение мелиоративных мероприятий с применением фосфогипса способствовало возникновению разницы в показателях плотности в зависимости от варианта опыта (таблица 4).

Таблица 4 - Изменение плотности почвы при внесении химического мелиоранта фосфогипса В т/м3

Переуплотнение почвы прежде всего вызвано использованием на полях тяжелой техники; данный процесс усиливается, если в момент приложения нагрузки почва находится в переувлажненном состоянии, при ведении орошаемого земледелия и выращивании культуры риса.

Слой 0-20 см в контрольном варианте по показателям плотности существенных изменений за время исследований не претерпел, значения плотности находились в пределах 1,32-1,36 т/м3. Дифференциация по показателям плотности наблюдалась с начала эксперимента и сохраняла постоянное значение с незначительными колебаниями в вариантах с внесением фосфогипса под отвальную обработку в слой 0-20 см. Данный критерий в варианте 10 т/га Ф составил 1,24-1,27 т/м3 в первый год наблюдений. В варианте с внесением 40 т/га фосфогипса плотность почвы в указанном выше слое составила в идентичный период наблюдений 1,21-1,22 т/м3. Незначительное увеличение плотности почвенного покрова в вариантах с внесением фосфогипса было обусловлено снижением концентрации мелиоранта вследствие вымывания его оросительной водой.

Значения плотности почвы в слое 20-40 см в первых трех вариантах опыта оставались практически неизменными, так как имеющиеся в распоряжении сельскохозяйственные орудия не обеспечивали достаточного измельчения указанного слоя. Более того, имеющая место плужная подошва 22-25 см, образованная вследствие работы плуга, препятствовала проникновению основной составляющей мелиоранта - фосфогипса. По этой причине проникновение фосфогипса осуществлялось в большей степени лишь между щелями блоков почвы. Однако количество проникающего мелиоранта было очень мало, и оказать существенное влияние оно было не в состоянии. мелиорант орошаемый фрезерный почва

Совершенно иной результат наблюдался в варианте ИФО + 10 т/га Ф. Здесь равномерное снижение плотности наблюдалось по всему слою 0-40 см на протяжении всего периода наблюдений, имелось лишь незначительное повышение в сравнении с первым годом наблюдений. В первый год слой почвы 0-20 см существенно отличался по показателям плотности от контроля и имел небольшое отличие от вариантов внесения фосфогипса в верхний слой почвы [15]. Полученный результат сохранился до 2012 года с незначительным увеличением показателя плотности.

Результат, совершенно отличный от первых трех вариантов, был получен в варианте ИФО + 10 т/га Ф в слое 20-40 см. В процессе имитации фрезерной обработки почва приобрела гомогенную структуру и состояла из мелких, однородных по размеру агрегатов на всю глубину обработки. Гомогенная структура способствовала более качественному контакту фосфогипса с почвенными частицами и более эффективному использованию мелиорирующего потенциала вещества. В процессе анализа установлено сохранение гомогенной структуры почвы в слое 20-40 см на протяжении всего эксперимента.