Регулирование плодородия солонцовых почв каштановой зоны в условиях рисосеяния - shikardos.ru o_O
Регулирование плодородия солонцовых почв каштановой зоны в условиях рисосеяния - shikardos.ru o_O
страница 1 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Похожие работы
|
Регулирование плодородия солонцовых почв каштановой зоны в условиях рисосеяния - страница №1/1
На правах рукописи Радевич Евгений Васильевич РЕГУЛИРОВАНИЕ ПЛОДОРОДИЯ СОЛОНЦОВЫХ ПОЧВ КАШТАНОВОЙ ЗОНЫ В УСЛОВИЯХ РИСОСЕЯНИЯ Специальности: 06.01.01 Общее земледелие; 06.01.02 Мелиорация, рекультивация и охрана земель Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук пос. Персиановский – 2012 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Донской государственный аграрный университет»
Защита диссертации состоится «25» мая 2012 года в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 220.028.02 при Донском государственном аграрном университете по адресу: 346493, РФ, Ростовская область, Октябрьский район, пос Персиановский, тел., факс (86360)36150. Автореферат размещен на сайте ВАК Минобразования и науки РФ: http://www.vak.ed.gov.ru/ и на официальном сайте Донского государственного университета http://www.dongau.ru/. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Донского государственного аграрного университета. Автореферат разослан «…» апреля 2012 г.
1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Рис является ценнейшей продовольственной культурой, которая занимает второе место в мире после пшеницы. Пролетарская оросительная система (ПОС) Ростовской области расположена на комплексных почвах каштановой зоны, включающих наличие значительной площади темно-каштановых гидроморфных солонцов, которые снижают плодородие почв в пределах 30%. Возникла необходимость разработки мероприятий, обеспечивающих регулирование плодородия почв. Одним из решений данной проблемы является химическая мелиорация, в частности, использование в качестве химического мелиоранта фосфогипса. Необходимость решения этой проблемы подтверждает актуальность исследований, направленных на воспроизводство плодородия солонцовых темно-каштановых почв рисовых полей. Цель работы - изучить влияние различных доз фосфогипса, вносимых стандартными приемами, и имитации ротационной внутрипочвенной обработки с внесением в обработанный слой фосфогипса на почвы солонцового комплекса, состоящего из каштановых солонцеватых почв и солонцов каштановых донской провинции умеренно-теплой восточно-европейской фации темно-каштановых и каштановых почв сухой степи (солонцовые темно-каштановые почвы) в культуре риса. Задачи исследований. Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:
Научная новизна. Впервые научно обосновано экологически безопасное действие химического и комплексного способов мелиорации при применении высоких доз фосфогипса на агрофизические, физико-химические и агрохимические свойства солонцовых темно-каштановых почв. Определено влияние различных способов и приемов мелиорации на урожайность риса, установлена экологическая безопасность внесения фосфогипса в почву и экономическая эффективность этого приема. Практическая значимость и реализация результатов исследований. Производству даны практические рекомендации по внесению доз фосфогипса и ротационной внутрипочвенной обработки с внесением в обработанный слой фосфогипса, применение которых способствует улучшению агрофизического и химического состояния солонцовых темно-каштановых почв рисовых севооборотов, увеличению урожайности риса с 17,3% до 29,6 %. Результаты исследований внедрены в ООО «Энергия» Пролетарского района Ростовской области на площади 126 га, о чем свидетельствуют акты внедрения. Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на заседаниях кафедры земледелия и мелиорации ДГАУ (2006-2009, 2011гг.); Международных научно-практических конференциях (пос. Персиановский, 2007, 2008, 2009, 2011); региональных научно-практических конференциях (Ставрополь, 2007, Новочеркасск, 2008, 2009). Публикации. По теме диссертации опубликовано одиннадцать работ, в том числе две – в изданиях, определенных ВАК Минобразования и науки РФ. Объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов и предложений производству. Общий объем диссертации составляет 127 страниц, включает в себя 21 таблицу, 15 рисунков, список использованной литературы насчитывает 181 источник. 2 ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ Исследования по химической мелиорации фосфогипсом проводились в 2006 – 2008 гг. ООО «Энергия» Пролетарского района Ростовской области. Пролетарский район находится на юго-востоке Ростовской области, рельеф мелковолнистый, в основном имеет равнинный характер сложения. Климат умеренно-континентальный. Среднегодовое количестве осадков 417 мм, в отдельные года колебание количества выпавших осадков составляет от 380 до 490 мм/год. За холодный период выпадает в среднем 158 мм осадков, за теплый период – 259 мм. Среднегодовая температура составляет +9,2оС. Сумма положительных температур – 3400-3600оС. Исследования проводились на рисовом участке ООО «Энергия», расположенном на территории ПОС. Данная территория находится на правом берегу реки Западный Маныч. Основными почвообразующими породами на объекте исследований являются карбонатно-сульфатные лессовидные суглинки и глины с солонцами, которые имеют рыхлое, пористое сложение, содержат углекислые соли в больших количествах (свыше 10 %), окраска их желтовато-палевая или желтая. Фосфогипс — отход промышленного производства фосфорной кислоты и других видов продукции химической промышленности — состоит в основном из гипса (80-92 %). Содержание в нем СаО составляет 36-38 % (на сухое вещество), серы – более 20 %. В состав фосфогипса входит 1-3,5 % фосфорной кислоты, в том числе 0,3-1,2 % водорастворимой. Высокое содержание гипса, наличие фосфорной кислоты ставят фосфогипс в разряд высокоэффективных мелиорантов как для нейтральных, так и для щелочных почв. Кроме этого, в фосфогипсе содержатся микроэлементы: марганец (270-330 мг/кг), цинк (30-32 мг/кг), кобальт (23-27 мг/кг), медь (6-7 мг/кг), бор (3,8-7,9 мг/кг), молибден (2,3-3,4 мг/кг). Внесение фосфогипса в ООО «Энергия» осуществлялось методом разбрасывания машиной РУМ-8 с последующей вспашкой осенью. Внесение мелиоранта осуществлялось на площади эксперимента единовременно в 2006 г. В дальнейшем на опытном участке применялась зональная агротехника Схема опыта включает варианты: 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); 4.Имитация ротационной обработки почвы на глубину 20-40 см + 10 т/га фосфогипса (ИРО +10 т/га Ф). Имитация ротационной обработки почвы В условиях почвенно-агротехнического стационара ООО «Энергия» Пролетарского района применена имитация комплексного способа мелиорации путем ротационной внутрипочвенной 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 несколько раз обрабатывали отвальным плугом, перемешивая фосфогипс с почвой, имитируя, таким образом, характерное для ротационной внутрипочвенной обработки почвы мелкое крошение ее структурных отдельностей. После завершения обработки слоя 20-40 см почву слоя 0-20 см из бурта возвращали на место. В дальнейшем обработка проводилась по зональной агротехнике. Закладка опытов, проведение наблюдений и учетов, отбор почвенных и растительных проб проводились в соответствии с методиками полевого опыта (Доспехов, 1985). В работе применены общепринятые методы: полевой, лабораторно-полевой, аналитический. Определение солевого состава– по Аринушкиной Е.В., рН водной вытяжки определяли – потенциометрическим методом, общее содержание гумуса по Голубеву, агрегатный состав почвы определен при помощи набора сит, пенетрационная способность почвы пенетрометром «Dickey-John». Элементы продуктивности и биологическая урожайность риса определялась методом пробных площадок, плотность почвы – методом режущего кольца. Содержание валовых форм тяжелых определяли на атомно-абсорбционном спектрофотометре. Развитие корневой системы кукурузы посредством подсчета количества корешков пересекающих площадку 1 дюйм2 послойно с шагом 10 см в слое почвы 0-40 см; Экспериментальный материал обработан методами дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализа (Доспехов, 1985).
В процессе исследований была установлена резкое различие плотности почвы слоя 0-20 см на первых трех вариантах. Особенно отчетливо оно прослеживалось на варианте с внесением 40 т/га фосгипса. Отмечено возникновение эффекта глыбистости на контрольном варианте, который наблюдается при увеличении плотности почвы до 1,3-1,4 т/м3 при зональной агротехнике без применения химического мелиоранта в (рис. 1).
Рис. 1 – Динамика плотности почвы на контрольном варианте Иная картина наблюдается при внесении фосфогипса. На варианте с внесением 40 т/га наблюдается наибольшее снижение плотности по сравнению с контролем в слое 0-20 см (рис. 3). Вариант с внесением фосфогипса в дозе 10 т/га дал промежуточные результаты (рис. 2). Вариант имитации ротационной внутрипочвенной обработки почвы показал равномерное снижение плотности по всему профилю 0-40 см (рис. 4). 
Рисунок 2 – Динамика плотности почвы на варианте контроль + 10 т/га Ф 
Рисунок 3 – Динамика плотности на варианте контроль + 40 т/га Ф 
Рисунок 4 – Динамика плотности почвы на варианте ИРО+10 т/га Ф 3.2 Агрегатный состав В процессе исследований наблюдались изменения агрофизического состава пахотного горизонта. На вариантах с внесением фосфогипса отмечено оструктуривание пахотного горизонта (табл. 1). Таблица 1 – Агрегатный состав почвы вариантов обработки, %
По сравнению с контрольным вариантом при внесении фосфогипса наблюдалось увеличение агрономически ценных частиц (1-3 мм). В 2006 г. значительной разницы между контрольным вариантом и вариантами с внесением фосфогипса не отмечалось. В 2008 г. наблюдалось различие в агрегатном составе агрономически ценных частиц (1-3 мм) контрольного варианта и вариантов с внесением фосфогипса – 15, 26, 29 и 34 % соответственно. Полученные данные свидетельствуют об улучшении агрегатного состава и физических свойств почв в целом на вариантах с внесением фосфогипса, что, в свою очередь, положительно сказывается на урожайности, питании растений и прочих показателей. В целом можно сделать вывод, что мелиоративные обработки с применением в качестве мелиоранта фосфогипса положительно влияют на физические свойства солонцовых темно-каштановых почв. Одним из главных показателей плодородия почвенного покрова является содержание гумуса. В процессе анализа данных по содержанию гумуса выявлено, что на контроле в процессе трехгодичных исследований отмечена тенденция к снижению количества гумуса (рис. 5). Происходит это в результате выноса органического вещества из почвы, наличия анаэробных процессов в почве и других факторов. Так в 2006 г. количество гумуса в почве на контроле составило 2,2 %, а 2008 г – 2,22 % соответственно. При внесении фосфогипса содержание гумуса в пахотном слое увеличивается на 1,5-2 % от контрольного варианта, что способствует улучшению агрономических свойств солонцовых темно-каштановых почв.
Рисунок 5 – Содержание гумуса в исследуемых почвах В слое 20-40 см содержание гумуса остается неизменным или характеризуется незначительным колебаниям. Данный факт можно объяснить тем, что растительные остатки не проникают в слой 20-40 см. Вариант ИРО+10 т/га Ф, где проникновение корневой системы в слой 20-40 см было обеспечено, имеет некоторое преимущество по содержанию гумуса в этом слое. Одним из немаловажных факторов, ограничивающим плодородие солонцовых темно-каштановых почв, является присутствие в почве легкорастворимых солей. По всему профилю солонца сульфаты преобладали над хлоридами. Щелочность водной вытяжки невелика. Верхние горизонты почвы промыты от легкорастворимых солей. В составе катионов солей натрий приближается по количеству к кальцию и магнию (табл. 2). Таблица 2 – Состав водной вытяжки за 2006-2008 гг., мг-экв/100 г сухой почвы
Использование в качестве мелиоранта фосфогипса привело к изменению распределения солей по профилю солонца. На вариантах с фософгипсом произошло снижение сухого остатка. Количество сульфатов на варианте с использованием фосфогипса в слое снизилось по сравнению с контролем и составило 0,45 мг-экв/100 г (40 т/га фосфогипса).
Слабощелочная или щелочная реакция среды, типичная для объекта исследований в рамках стандартной технологии возделывания риса, негативно сказывается на растениях, приводит к угнетению их роста и даже гибели. Фосфогипс имеет кислую реакцию среды, поэтому при его внесении в почву она приобретала близкую к нейтральной реакцию среды, что положительно сказывается на росте растений (рис. 6).  Рисунок 6 – Динамика реакции почвенной среды
Перед закладкой опыта реакция почвенной среды характеризовалась значениями рН 8,5-8,7. На контроле реакция среды на протяжении исследований оставалась щелочной во всем слое 0-40 см. На вариантах с внесением фосфогиспа происходило изменение реакции среды в сторону нейтральной. Так, при внесении 40 т/га фосфогипса среднее значение реакции среды в слое 0-40 см сместилось до-7,1 и оставалось почти постоянным на протяжении всего периода исследований. 3.4 Пенетрационная способность каштановой почвы. Немаловажную роль играют данные о сопротивлении механическому проникновению агротехнических орудий и корневой системы растений внутрь темно-каштановых почв. Прибор для измерения сопротивления почвы механическому проникновению в неё, использованный в наших исследованиях, называется пенетрометр. Данные о сопротивлении темно-каштановой почвы механическому проникновению в нее отражают неблагоприятное состояние почвы при зональной агротехнике (табл. 3) . Таблица 3 – Пенетрационная способность тёмно-каштановой почвы под культурой риса в опыте в среднем за 2006-2008 гг. (psi-фунт на квадратный дюйм базовой части наконечника).
Примечание: Exceed1 – максимум допустимого усилия на вдавливание пенетрометра в почву, более 600 psi. При зональной обработке с внесением 10 т/га фосфогипса отмечается незначительное уменьшение пенетрационной способности почвы по сравнению с зональной агротехникой (контроль). В третьем варианте опыта с внесением 40 т/га фосфогипса и сохранением зональной обработки значения пенетрационной способности отличаются значительно. В данном случае наблюдается уменьшение сопротивления механическому проникновению в указанные слои. Уменьшение пенетрационной способности почвы по всему профилю 0-40 см отмечается при имитации ротационной внутрипочвенной обработки почвы. В варианте ИРО + 10 т/га Ф уменьшение сопротивления механическому проникновению в слой 20-40 см было значительным. Некоторое неудобство пенетрометрии состоит в различии показаний для одного и того же объекта в зависимости от срока проведения наблюдения. Оказывают влияние влажность и уплотнение почвы. Однако это неудобство является мнимым, поскольку интерес представляют не абсолютные данные, а соотношение данных одного срока наблюдения на разных вариантах. Имеется возможность объективно и быстро сравнить варианты между собой на предмет условий развития корневой системы (табл.4). Количество корней риса неравномерно расположено по слою 0-40см, однако можно выявить определенные отличия. На контроле количество корней было минимальным по всему слою почвы. В целом наблюдается тенденция к росту количества корней риса на вариантах с внесением фосфогипса в слое 0-20 см. В слое 20-40 см наблюдается малое количество корней на контроле. Это объясняется несовершенством используемой зональной обработки, вследствие чего обрабатывается лишь слой 0-20 см. Нижележащие слои почвы остаются нетронутыми и формируют плужную подошву, которая остаётся трудно проницаемой для корневой системы большинства сельскохозяйственных культур. Помимо малой доступности данного слоя для растений, этот слой является также недоступным и при проведении химической мелиорации в сочетании с зональной обработкой почвы. Таблица 4 – Количество корешков одного растения культуры риса при изменении пенетрационной способности почвы в 2008 г., шт./дюйм2.
Значительная масса корней расположена во всех вариантах в слое 10-30 см, а в варианте ИРО + 10 т/га Ф в слое 10-40 см. Слой 20-40 см после обработки сохранил свойства гомогенной структуры на протяжении всего периода наблюдений. 3.5 Динамика тяжелых металлов в орошаемых почвах при мелиорации фосфогипсом При проведении полевых опытов было определено содержание подвижных форм свинца, цинка, кадмия, меди и никеля, а также рассчитана сумма ТМ (табл. 5). Резкое увеличение количества подвижных тяжелых металлов на варианте 40 т/га Ф объясняется большой дозой внесения фосфогипса. Результаты свидетельствуют о стабилизации количества подвижных форм тяжелых металлов уже на второй год исследований. На третий год исследований количество металлов в почве сократилось по сравнению с первым годом на всех мелиорируемых вариантах с фосфогипсом по сравнению с контролем. В первый год исследования сумма ТМ на контроль составила 4,92 мг/кг, 10 т/га Ф – 5,42мг/кг, 40 т/га Ф – 7,62 мг/кг, ИРО + 10 т/га Ф – 5,11 мг/кг. На третий год сумма ТМ составила соответственно на контроле 4,93 мг/кг, 10 т/га Ф – 5,27мг/кг, 40 т/га Ф – 7,43 мг/кг, ИРО + 10 т/га Ф – 4,97 мг/кг. Уменьшение количества тяжелых металлов произошло в процессе инактивации последних. В последующие годы на вариантах с фосфогипсом количество ТМ уменьшалось незначительно, поскольку они инактивировали большей своей частью в первый год последействия. Применение фосфогипса в качестве химического мелиоранта способствует не только борьбе с солонцовыми темно-каштановыми почвами, но и его утилизации без экологического ущерба для окружающей среды и здоровья человека, так как происходит его рассредоточение на большой площади в малой концентрации в отличие от открытого метода хранения, когда на малой площади сконцентрирована огромная масса фосфогипса, вредные вещества из которого скапливаются в одном месте и, проникая в дальнейшем в грунтовые воды, отравляют окружающую среду и наносят вред человеку Таблица 5 – Содержание подвижных форм тяжелых металлов в слое 0 – 40 см почвы, мг/кг
4 Оценка продуктивности риса при мелиорации фосфогипсом Одним из главных показателей результативности проведенных мероприятий является урожайность риса. Улучшение водно-физических и физико-химических свойств солонцовых темно-каштановых почв и зональной почвы оказывает положительное влияние на органогенез риса (табл. 6.). За время исследований наибольшая прибавка биологической урожайности получена на варианте ИРО + 10 т/га Ф, за три года в среднем она составила 29, 6%. Таблица 6 – Урожайность риса по вариантам опыта
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ Для определения экономической эффективности и оценки применения химического мелиоранта произведена оценка экономических показателей (табл.7) по стандартной методике экономических исследований в сельском хозяйстве. Таким образом, за период исследований получена существенная прибавка урожайности в варианте с имитацией ротационной внутрипочвенной обработки и одновременным внесением под обработку 10 т/га фосфогипса. Условно чистый дохода по сравнению с контролем на варианте ИРО + 10 т/га Ф был больше на 42,9%. остальные варианты с применением фосфогипса также дали увеличение прибыли. Применение фосфогипса в качестве мелиоранта в целом по опыту обеспечило снижение себестоимости единицы продукции, уже на второй год исследований Таблица 7 – Экономическая эффективность возделывания рисовой культуры.
Таким образом, за период исследований получена существенная прибавка урожайности в варианте с имитацией ротационной внутрипочвенной обработки и одновременным внесением под обработку 10 т/га фосфогипса. Условно чистый дохода по сравнению с контролем на варианте ИРО + 10 т/га Ф был больше на 42,9%. остальные варианты с применением фосфогипса также дали увеличение прибыли. Применение фосфогипса в качестве мелиоранта в целом по опыту обеспечило снижение себестоимости единицы продукции, уже на второй год исследований. Выводы
ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВУ
Список работ, опубликованных по теме диссертации: Публикации в изданиях, определенных ВАК Минобразования и науки РФ:
Публикации в других изданиях
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
