Влияние органических удобрений на некоторые показатели чернозема выщелоченного

Равновесная объемная масса пахотного слоя черноземов выщелоченных колеблется в пределах 1-1,1 г/см3, что обеспечивает общую порозность биологически активного слоя 57-60%, то есть такую, которая обеспечивает оптимальный водно-воздушный режим. Устойчивость сложения обеспечена высоким содержанием водопрочных агрегатов более 0,25мм.

Физико-химические свойства почвы оцениваются по показателю кислотности: актуальной (водная вытяжка), обменной (вытяжка раствором нейтральной соли KСl), и гидролитической (вытяжка раствором гидролитически щелочной соли CH3COONa). Актуальная кислотность обусловлена повышенной концентрацией в почвенном растворе ионов Н+ по сравнению с ОН- и выражена значением отрицательного логарифма концентрации водородного иона рН, который непосредственно обеспечивает ту или иную степень кислотности почвы. Для черноземов выщелоченных характерна слабокислая реакция в пахотном горизонте. На этом уровне она сохраняется до горизонта ВС и С. Гумуса в пахотном слое содержится 7,63%, а запас составляет 210 т/га. По принятой градации это высокий показатель гумусового состояния.

Определение содержания и запаса азота подтверждает известную связь между количеством в почве этого элемента и гумуса. Со снижением содержания гумуса вниз по профилю почвы следует соответственно снижение содержания азота. В пахотном слое азота содержится 0,264% или 7,84 т/га. Однако, только 3,1-4,3% этого количества приходится на легкогидролизуемую фракцию, которая наиболее доступна почвенным микроорганизмам и является ближайшим резервом для трансформации в минеральную, усваиваемую растениями форму.

Слабокислая среда черноземов выщелоченных создает условия для повышения подвижности фосфатов. Концентрация фосфора в пахотном слое составляет 0,135% в подпахотном - 0,089% или 3,72 и 1,56 т/га. В то же время содержание его подвижных фракций как правило низкое.

По отношению к валовому фосфору подвижные фракции составляют менее 0,5%. Черноземы выщелоченные имеют среднюю и повышенную обеспеченность калием, если судить по содержанию его обменной фракции. В пахотном слое его содержится 7,22% или 61,7 т/га, в подпахотном - 2,23% или 39 т/га. В поглощающем комплексе на долю обменного калия приходится 0,55-0,90%.

На участке предполагаемого орошения животноводческими стоками по специфике мелиоративного воздействия встречаются две мелиоративные группы.

Первая мелиоративная группа

К данной группе отнесены почвы, формирующиеся при залегании грунтовых вод глубже 5-ти метров с минерализацией 0,3-1 г/л и занимающие верхние части пологих склонов. Это лучшие почвы. Формируются на тяжелых делювиальных карбонатных суглинках. Преобладающими видами по гумусности и мощности являются черноземы среднегумусные среднемощные. Мощность гумусового горизонта 42-45 см, а у маломощных 36-40 см. Естественное плодородие почв высокое. Содержание гумуса в пахотном горизонте от 5,2 до 9,1 %. Обеспеченность элементами питания высокое фосфатами - 11,3-12,2 мг/100г почвы, обменным калием - 10,9 мг/100 г почвы, общим азотом - 290-330 мг/100г почвы.

Реакция почвенного раствора нейтральная в гумусовом горизонте 6,5-7,1 и слабощелочная в почвообразующей породе 8,1-8,3. Емкость поглощения в гумусовом горизонте высокая 43 мг - экв/100г почвы. Почвы не засолены. Объемная масса в гумусовом горизонте составляет 1,24 г/см3. Общая порозность почв удовлетворительная для пахотного слоя 54%. Коэффициент дисперсности составляет 15%. Коэффициент впитывания в пахотном горизонте 0,47-0,79 м/сут, в слое 44-64 см - 0,73-0,96 м/сут. При орошении ухудшения свойств почв не предвидится. Почвы пригодны под любые районированные культуры и нуждаются в орошении.

Вторая мелиоративная группа

Данные почвы приурочены к средним частям склона. Формируются на тяжелых делювиальных карбонатных суглинках, при залегании уровня грунтовых вод на глубине 3-5 метра с минерализацией 0,3-1,0 г/м.

В зависимости от сложности мероприятий по мелиоративному освоению разделяются на две подгруппы.

В первую подгруппу выделены почвы лугово-черноземные, выщелоченные средне и тяжелосуглинистые. По своим морфологическим свойствам они близки к почвам первой мелиоративной группы. По механическому составу преобладают среднесуглинистые почвы, но встречаются и тяжелосуглинистые. Естественное плодородие почв высокое. По гумусности, почвы отнесены к среднегумусным. Содержание гумуса в пахотном горизонте 8,0-9,1%. Обеспеченность элементами питания высокая. Реакция почвенного раствора от нейтральной (6,5-7,8) до слабощелочной (8,0-8,3) вниз по профилю. Емкость поглощения высокая 43,5-45,3 мг-экв/100г почвы. Почвенный профиль не засолен. Водно-физические свойства аналогичны первой группе. Почвы пригодны под любые районированные культуры и нуждаются в орошении. Поливная норма на 1/3 ниже, чем для первой группы.

Ко второй подгруппе отнесены лугово-черноземные слабосолонцеватые почвы, занимающие незначительную площадь в юго-западной части участка. Емкость поглощения -41,7 мг-экв. Среди поглощенных оснований преобладает кальций, но также присутствует поглощенный натрий 2,4-4,0 мг/экв, что составляет 8-9% от емкости поглощения и указывает на слабую солонцеватость. Почва не засолена. Почвы пригодны под любые районированные культуры и нуждаются в орошении, поливная норма на 1/3 ниже, чем для первой группы. Для использования этих почв под орошение потребовалось внесение гипса 2-3 т/га.

Обеспеченность растений азотом зависит от процессов минерализации и нитрификации азотистых соединений почв. На парах они активны, поэтому в почве накапливается много доступного растениям минерального, преимущественно нитритного азота. После других предшественников запас этого элемента в черноземах выщелоченных к посеву сельскохозяйственных культур бывает недостаточным. Калием черноземы выщелочные в большинстве случаев обеспечены в полной потребности растений (А.П. Козаченко, 1997).

2.4 Производственная оценка хозяйства

В хозяйстве «Дубровское», искусственная биологическая очистка не функционировала. Возникла острая проблема утилизации стоков. В разработанном ТЭО предусматривалось навозные стоки после механической очистки использовать на орошение сельхозугодий. Почвенный метод очистки навозных стоков является более надежным, чем искусственная биологическая очистка. Так при рациональных дозах внесения навозных стоков в вегетационный период стоки полностью поглощаются активным слоем почвы, биогенные элементы на 99-100% усваиваются микроорганизмами и корневой системой растений. Таким образом, оросительные системы с использованием навозных стоков являются надежным и эффективным водоохранным сооружением. Челябинская станция химизации проводила в хозяйстве комплекс исследований по влиянию норм внесения навозных стоков на урожай культур, на плодородие, процессы самоочищения почв. На основе проведенных научных исследований в хозяйстве «Дубровское», и накопленного научного и практического опыта в аналогичных регионах страны разработаны рекомендации по использованию стоков для орошения и удобрения сельскохозяйственных угодий в сложных гидрогеологических условиях Челябинской области.

Площадь землепользования хозяйства “Дубровское” составляет 12974 га, в том числе занято под пашню 9793 га, сенокосы 1479 га, пастбища 1335 га, леса и угодья 367. В таблице 2 приведена экспликация земель в хозяйстве.

Таблица 2 - Экспликация земель в хозяйстве

Хозяйство специализируется на откорме крупного рогатого скота. На существующем комплексе размещается до 6700 голов бычков одновременно. Производство осуществляется на промышленной основе с применением передовых технологий. В хозяйстве выращиваются так же племенные лошади ,62 головы молодняка и 47 голов основного стадо. Выращиваются так же свиньи - 128 голов.

3. Экспериментальная часть

3.1 Методика исследования

Исследования по изучению влияния орошения животноводческими стоками на накопление нитратного азота в почве и растениях и на качество кормовых культур (прежде всего однолетних трав) проводились Челябинской станцией химизации сельского хозяйства.

Исследования по влиянию орошения жидкой фракцией стоков на плодородие черноземных почв и качество кормовых проводили в полевом деляночном опыте по следующей схеме:

1 вариант - контроль без орошения;

2 вариант - орошение чистой водой;

3 вариант - орошение стоками N280;

Площадь делянки 42 м2, учетная площадь 25 м2. Повторность четырехкратная, расположение делянок рендомизированное.

Поливы осуществлялись уменьшенной оросительной нормой 1000 м3/га. Для характеристики почвенного покрова при закладке полевых опытов фиксировались исходное плодородие почвы. Для чего отбирались почвенные образцы до глубины 1 метра через каждые 20 см. В образцах определялись основные показатели, характеризующие плодородие и мелиоративное состояние почвы: реакция среды (рН) потенциометрическим методом; подвижные фосфор и калий в одной вытяжке по Чирикову; легкогидролизуемый азот по И. В. Тюрину и М. М. Кононовой. Определение химического состава стоков по технологической цепочке их очистки, химического состава поливных стоков. В отобранных пробах стоков определялись следующие показатели: реакция среды, взвешенные и органические вещества (ХПК), щелочность, хлориды, сульфаты, калий, натрий, кальций, магний, фосфор, азот аммиачный и органический - по методикам, изложенным в «Унифицированных методах анализа сточных вод» под редакцией Ю. Лурье, 1973 и « Методических указаниях по выполнению научно- исследовательских работ при изучении вопросов использования сточных вод и стоков животноводческих комплексов на орошение», Москва, 1985.

Определение химического состава растений проводили по общепринятым методикам зоотехнического анализа кормов по следующим показателям: клетчатка, сырой жир, фосфор, калий, кальций, магний; нитраты - дисульфофеноловым методом (В.П. Плешков, 1968) (Приложение 1).

На массиве орошения рассматривались два варианта пятипольного севооборота.

- Структура посевных площадей согласованная со специалистами хозяйства.

1 севооборот:

1. Пар;

2. Яровая пшеница (зерно);

3. Однолетние травы на зеленый корм

4. Многолетние травы на зеленый корм;

5. Многолетние травы на зеленый корм;

- Севооборот, предлагаемый при удобрительно-увлажнительном орошении стоками.

2 севооборот:

1. Однолетние травы на зеленый корм;

2. Яровая пшеница;

3. Ячмень на зеленый корм;

4. Многолетние травы на зеленый корм;

5. Кукуруза на зеленый корм;

Годовая норма внесения стоков определяется по выносу биогенных элементов (азота, фосфора, калия)планируемым урожаем сельскохозяйственных культур по формуле:

Мс = В * в /10 * К1 * К2 * С,

где

Мс - годовая норма внесения стоков, м3/га;

В - вынос питательных веществ из почвы планируемым урожаем сельскохозяйственных культур, кг/га;

в - коэффициент обеспеченности почвы питательными веществами, принимаем равным 1(категория обеспеченности средняя);

К1 - коэффициент использования питательных веществ растениями из стоков, принимается равным для азота 0,7, фосфора и калия -0,6;

К2 - коэффициент, учитывающий потери аммиачного азота в процессе полива, для азота - 0,85, фосфора и калия - 1;

С - содержание питательных элементов в %;

3.2 Результаты исследования

3.2.1 Химический состав животноводческих стоков

Анализ химических стоков свидетельствует о том, что разделение их на фракции приводит к некоторому увеличению рН среды, но при этом она остается слабощелочной 6 - 7.8. Масса взвешенного осадка уменьшается на 8.0 г/л. В стоках содержатся сульфат-ионы, ионы хлора и карбонатные ионы, которые являются преобладающими среди ионов. При разделении стоков концентрация ионов хлора в почве уменьшилась со 158 мг/кг до 95.5 мг/кг. Концентрация сульфатных ионов составила 57,5 мг/кг почвы. Содержание катионов натрия не превышает ПДК и составила 130,5 мг/кг. Таким образом, при низком содержании катионов натрия и ионов хлора опасности засоления нет.

Химический состав неразделенных стоков характеризуется высоким содержанием питательных веществ. Азот общий составляет 690 мг/кг, фосфор-336 мг /кг и калий-230,5 мг /кг почвы. После разделения содержание элементов питания снизилось: общего азота до 291мг/кг, фосфора-139 мг/кг, калия-160 мг/кг

3.2.2 Нормы и сроки внесения удобрений

Для каждой культуры подсчитывается вынос питательных веществ из почвы запланированным урожаем за один год ротации предлагаемых севооборотов по трем биогенным элементам. По расчетному выносу определяется годовая норма внесения стоков для каждой культуры севооборота по азоту общему, фосфору и калию и за расчетную принимается абсолютно минимальное значение нормы из трех полученных величин.

Расчет удобрительных норм в первом варианте севооборота показывает, что урожайность составила у пшеницы 1,54 т/га, однолетних трав- 2,59 т/га, многолетних трав- 5,36 т/га. Вынос азота с планируемым урожаем у однолетних трав на зеленый корм составил 70 кг/га. Принятая норма внесения стоков составила у однолетних и многолетних трав 400 м3/га.

Во втором варианте севооборота большая планируемая урожайность у кукурузы 4 т/га, многолетние травы 3,50 т/га, однолетние травы 2,50 т/га. Вынос азота у кукурузы составил 160 кг/га. Все остальные культуры выносят азот также как и в первом варианте севооборота. Принятая норма внесения стоков у кукурузы - 950 м3/га, однолетние и многолетние травы - 400 м3/га, ячмень на зеленый корм -- 250 м3/га.

Согласно расчетов средняя удобрительная норма по данным севооборотам составляет 540-600 м3/га и соответственно площадь утилизации -1077-960 га. Принятые удобрительные нормы и нормы внесения азота по культурам севооборотов в таблице 3.

Таблица 3- Удобрительные нормы и нормы внесения

Недостающее количество питательных элементов вносится в виде подкормок из минеральных удобрений.

Оптимальными сроками внесения органических удобрений являются для яровой пшеницы - под вспашку зяби, для однолетних трав - осенью под зябь.

3.2.3 Агромелиоративные показатели чернозема выщелоченного при орошении животноводческими стоками

Животноводческие стоки содержат большое количество органических и неорганических соединений, оказывающих влияние на процессы, происходящие в почве. В связи с этим большое значение имеют исследования влияния животноводческих стоков на свойства почвы. Перед применением стоков для орошения кормовых культур исследовались исходные показатели чернозема выщелоченного, которые приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Исходные агрохимические свойства чернозема выщелоченного в полевом опыте (2003)

Прежде чем применять стоки на орошение кормовых трав, почва была исследована на содержание ряда элементов. В ходе исследований было выявлено, что рН среды изменяется от 6,4 до 8,2. Содержание легкогидролизуемого азота в пахотном слое почвы составляло 4,0 - 4,0 мг/100г почвы. Это говорит о недостаточном его содержании в почве. Содержание нитратов в слое 0-20 см составляло 0,19 мг/100 г почвы. Обеспеченность почвы фосфором высокая на глубине 20-40 см и составляла 4,8 мг/100г почвы. Калия в черноземе в исходном состоянии в пахотном слое содержалось 8,1-8,0 мг/100 г почвы, что говорит о средней обеспеченности почвы калием.

Таким образом, мы видим, что для повышения содержания элементов почвы необходимо вносить органические удобрения.

Изменение содержания элементов в почве при орошении приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Агрохимические свойства чернозема выщелоченного в полевом опыте при орошении (2001- 2003 года)

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5