Агрохимия, 2022, № 9, стр. 26-30

ВВЕДЕНИЕ

Повышение плодородия деградированных почв, в том числе черноземов выщелоченных, улучшение их физико-химических свойств, нейтрализация излишней кислотности почв остаются актуальными агрохимическими задачами при выращивании агрокультур. Преобладающими в почвенном покрове пахотных почв Башкортостана являются черноземы выщелоченные, которые занимают 2006 тыс. га (14% общей площади республики). Под сельскохозяйственные угодья занято 1723 тыс. га, в том числе под пашней – 1335, под лесом – 145 тыс. га. Им принадлежит ведущее место в почвенном покрове Предуральской степной зоны [1].

На плодородие почвы решающее влияние оказывают ее гумусное состояние и почвенно-поглощающий комплекс, которые являются определяющими в проявлении ее буферных свойств и кислотно-основного равновесия в ней. Кислотно-основную буферность почв при этом можно использовать в качестве интегрального показателя агроэкологического состояния почв. Ее параметры позволяют судить об устойчивости почвы к кислотным и щелочным воздействиям применяемых удобрений, в частности, и позволяют вычислить дозы внесения извести для нейтрализации кислотности почвы до необходимого или оптимального уровня ее реакции среды [2, 3]. Одним из эффективных методов снижения кислотности почв является использование дефеката сахарного производства в качестве более усвояемого удобрения, чем молотый известняк. В отличие от известковой муки, дефекат выделяется большей площадью поверхности мелких частиц, что делает его более реакционноспособным. При его внесении в почву может быть решено сразу 2 проблемы – повышение почвенного плодородия и утилизация дефеката как отхода производства [4, 5]. Дефекат складируют в отстойниках на территории заводов, что является источником загрязнения окружающей среды пылью карбоната кальция и других химических элементов в его составе. В настоящее время на заводах установлено современное фильтрационное оборудование, позволяющее получать дефекат с высоким содержанием сухих веществ – до 80%. Кроме нейтрализации кислотности, дефекат повышает содержание питательных веществ в почве. Дефекат эффективен в почвах с гидролитической кислотностью ≥2.0 мг-экв/100 г почвы и превосходит по эффективности известковую муку при внесении в эквивалентном по СаО количестве. Последействие дефеката отмечено на урожайность зерновых культур и сахарной свеклы на протяжении 10–12 лет [6]. По многим результатам исследований на черноземах выщелоченных, имеющих кислую реакцию среды, целесообразно сочетать применение минеральных удобрений с периодическим внесением дефеката [7–9]. Использование дефеката способствует уменьшению загрязнения окружающей среды за счет снижения объемов сбрасываемых отходов, более того, процесс их утилизации в виде внесения в почву в качестве известкового материала на близлежащих полях имеет более низкие энергозатраты, по сравнению с другими известьсодержащими мелиорантами. Производственный опыт в Чишминском р-не проводили в первую очередь в целях утилизации побочной продукции производства местного свеклосахарного производства.

Цель работы – изучение влияния известкования почвы дефекатом сахарного производства на фоне внесения минеральных удобрений на агрохимические свойства чернозема выщелоченного, его буферную способность в кислотно-основном интервале и продуктивность озимой пшеницы в условиях Предуральской степной зоны Республики Башкортостан.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Производственные опыты проводили в 2016–2020 гг. в Чишминском р-не на черноземе выщелоченном тяжелосуглинистом в зернопаровом севообороте: озимая пшеница–сахарная свекла–яровая пшеница–занятый пар (сидерат – горчица 30 т/га)–озимая пшеница. Образцы почв для анализа отбирали осенью 2019 г. перед внесением дефеката в паровое поле с последуюшим посевом озимой пшеницы сорта Новоершовская и осенью 2020 г. после уборки урожая. Варианты опыта: 1 – контроль N10Р26К26 (93 кг д.в./га при посеве в рядки) + КАС-28 (карбамидно-аммиачная смесь 42 кг д.в./га в подкормку), 2 – дефекат 5 т/га + + N10Р26К26 (93 кг д.в./га при посеве в рядки) + + КАС-28 (42 кг д.в./га в подкормку), 3 – дефекат 6.5 т/га + N10Р26К26 (93 кг д.в./га при посеве в рядки) + КАС-28 (42 кг д.в./га в подкормку). Общая площадь опытного поля – 660 000 м², учетной делянки – 60 000 м². Повторность опыта – трехкратная. Мощность гумусового горизонта – 45–60 см. Плотность почвы – 1.14 г/см.

Агрохимические показатели и физико-химические свойства изучали общепринятыми методами согласно руководствам по химическому анализу почв [10]: валовое содержание гумуса – по Тюрину, валовый азот – по Корнфильду, содержание фосфора и калия в почве – по Мачигину [11]. Степень подвижности калия и фосфора определяли по методу ЦИНАО, ОСТ 10–271, п. 5 “Определение легкоподвижного фосфора и калия в почве с использованием кальций-хлор вытяжки”. Для характеристики буферной способности в кислотно-основном интервале использовали метод непрерывного потенциометрического титрования (НПТ). Буферную площадь рассчитывали методом численного интегрирования по формуле трапеции [12].

Состав дефеката ОАО “Чишминский сахарный завод”: 56.8% СаСО₃, 6.2% MgO, 10% органического вещества, 0.7% N, 0.55% Р₂О₅ и 0.46% K₂О. Содержание микроэлементов, мг/кг: Cu – 2.86, Co – 0.29, Mn – 31.0, Zn – 2.85, Mo – 2.90. Массовая доля влаги – 22.9%. По проверенным показателям образцы соответствовали требованиям ТУ 9112-005-00008064-95, осадок фильтрационный II класса.

Посев озимой пшеницы проводили 4 сентября 2019 г. в благоприятных условиях, температура воздуха была в пределах среднемноголетней нормы, количество осадков за август было больше на 4.5% от нормы. В период весенней вегетации озимой пшеницы в 2020 г. май месяц характеризовался осадками меньше на 28.8% от нормы, температура воздуха была выше на 3.3°С. Норма высева семян в рядки составляла 170 кг/га при глубине заделки 4–5 см.

Основная характеристика агрохимических показателей почвенного покрова опытного участка до закладки опыта приведена в табл. 1. Степень подвижности фосфора и калия: Р₂О₅ – 0.15, K₂О – 5.2 мг/л в 0.02 н. CaCl₂. Статистическая обработка – определение ошибки разности средних независимых выборок проводили по критерию существенности разности: t = d/s_d – достоверно различающиеся величины по отношению к контролю при уровне значимости Р = 0.05.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

При внесении в почву дефеката в дозе 6.5 т/га отмечено наиболее выраженное снижение кислотности: рН$_{{{{{\text{H}}}_{{\text{2}}}}{\text{O}}}}$ – на 0.6 ед., рН_KCl – на 1.35 ед. (табл. 1). При этом количество обменно-поглощенного кальция повысилось на 2.5 смоль (экв)/100 г почвы. Наблюдали тенденцию к снижению гидролитической кислотности и количества Mg²⁺ в составе ППК. Таким образом, поглощающий комплекс чернозема выщелоченного (насыщенный основаниями на 93%) оставался стабильным, при этом соотношение обменного магния к количеству кальция, равное 1 : 4, не сужалось. Черноземы выщелоченные изначально характеризуются высоким содержанием гумуса и большой насыщенностью основаниями. Поэтому внесение дефеката в почву на содержание гумуса существенно не повлияло.

Уменьшение кислотности почвы положительно отразилось на повышении ее общей буферной способности в кислотном интервале. Относительно контрольного варианта буферная площадь исследованной почвы в этом же варианте с внесением в почву большей дозы дефеката в кислом диапазоне увеличилась на 10, в щелочном – уменьшилась на 4 см². При внесении дефеката в почву в дозе 5 т/га буферная способность против подкисления заметно повысилась, в то время как против подщелачивания она осталась на уровне контроля.

Удобрение дефекатом не оказало существенного влияния на содержание общего гумуса в черноземе выщелоченном (табл. 2). Его среднее содержание генетически обусловлено в пределах степного Предуралья и характеризуется слабой подвижностью, хотя она и больше, чем у почв южной и северо-восточной лесостепи, в связи с различиями условий почвообразования. Почти 80% от суммы гуминовых кислот в них приходится на 2-ю фракцию, связанную с кальцием [13].

При внесении дефеката содержание фосфора оставалось стабильным. Содержание калия при внесении меньшей дозы дефеката 5.0 т/га было на уровне контрольного варианта, а при внесении дефеката в дозе 6.5 т/га его количество снизилось на 9 мг/кг (но разность средних оказалась несущественной по t-критерию Стьюдента при Р = 0.95). Изменение содержания элементов питания и баланс между фосфором и калием в черноземах выщелоченных после известкования могут быть различными в зависимости от их степени подвижности, а также степени ухудшения других параметров плодородия конкретной почвы. Уменьшение содержания калия в черноземе выщелоченном при известковании отмечали в своих опытах и другие исследователи. При этом для сохранения положительного баланса между фосфором и калием в почвах предложено при известковании вносить дополнительно более высокие дозы калийных удобрений [14–17].

Через год после внесения дефеката в почву наблюдали незначительное повышение подвижности калия (K₂O): в контроле – 4.41, в варианте с внесением дефеката 5.0 т/га – 6.64, в варианте с дозой дефеката 6.5 т/га – 5.03 мг/л в 0.02 н. CaCl_2. Количество подвижного фосфора возросло в 2 раза: 0.17, 0.44, 0.36 мг/л соответственно вариантам опыта. Именно данная группа фосфатов определяет условия питания растений, поскольку цикл их превращений в почве от времени внесения удобрений до поглощения растениями короче, чем для всех других форм фосфорных соединений [18]. В фосфатном фонде черноземов выщелоченных в регионе содержание фосфора невысокое – 2–5 мг/100 г почвы. Эти почвы преимущественно относятся к группе слабо обеспеченных подвижным фосфором. Учитывая это обстоятельство и исходя из аналитических данных подвижности фосфора можно утверждать, что внесение дефеката оправданно может способствовать увеличению количества доступных форм фосфора в почве.

По обеспеченности обменным калием до 70% площади пахотных почв отнесены в группу высоко- и среднеобеспеченных, его содержание меняется в широких пределах (7.8–17.9 мг/100 г почвы). Хотя повышение степени подвижности калия, выявленное в опыте, было статистически незначимым, его тенденция к возрастанию показала, что применение дефеката целесообразно для пополнения запасов быстроусвояемых форм калия.

Черноземы выщелоченные Предуралья характеризуются высоким содержанием общего азота в Апах – 0.40–0.60%, его запасы в слое 0–50 см составляют 18–24 т/га, а в слое 0–100 см – 27–33 т/га. До 90–95% соединений азота этих почв составляют органические формы, преобладающими среди них являются негидролизуемые и трудногидролизуемые соединения, содержание легкогидролизуемой фракции значительно меньше, ≈15% [13]. Усиление биологических процессов мобилизации труднодоступных форм азота в этом случае является первоочередной задачей агромелиорации. Результаты опыта показали, что содержание общего азота после известкования уменьшилось во всех вариантах опыта: в контроле – на 72, в варианте с внесением дефеката в дозе 5.0 т/га – на 55, в варианте с внесением дефеката 6.5 т/га – на 40 мг/кг. Эти изменения могли быть связаны как с вероятным усилением минерализационных процессов гумификации в почве после известкования, так и с потерей определенного количества азота в результате потребления растениями и выноса его урожаем.

Урожайность озимой пшеницы на фоне комплексных удобрений была статистически значимо больше в известкованных вариантах. При внесении дефеката в почву в дозе 5.0 т/га урожайность озимой пшеницы повысилась на 1.0, в дозе 6.5 т/га – на 2.6 ц/га (табл. 3).

Содержание азота, фосфора и калия в зерне незначительно изменялось, и в вариантах опыта находилось примерно на одинаковом уровне. По индексу деформации клейковина была оценена в основном 1-й группой качества, а именно как хорошая с хорошей эластичностью в вариантах с внесением дефеката. Анализ сухого вещества соломы также подтвердил положительный эффект последействия удобрения почвы дефекатом на ее урожайность, содержание азота в ней через год после его внесения в почву.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, внесение дефеката сахарного производства в паровое поле в дозе 6.5 т/га в чернозем выщелоченный способствовало снижению кислотности, повышению его буферной способности в кислотном диапазоне и повышению урожайности озимой пшеницы. Внесение дефеката в дозе 5.0 т/га также положительно повлияло на буферную способность против подкисления, в то время как в щелочном она осталась на уровне контроля. На содержание гумуса, азота, фосфора и калия существенного влияния использование дефеката не оказало, эти показатели оставались стабильными.

Данные производственного опыта позволили сделать вывод, что использование дефеката свеклосахарного производства ООО “НЕПАЛ Чишмы” в качестве известкового мелиоранта не оказало отрицательного влияния на агрохимические и физико-химические свойства чернозема выщелоченного. Целесообразность его применения в целях утилизации очевидна, особенно на обедненных кальцием и магнием кислых почвах Предуралья как в близлежащих, так и в отдаленных полях от местонахождения этого сахарного завода.