Статья: Сравнительное изучение влияния цеолита и минеральных удобрений на продуктивность зерновых культур и агрохимическую характеристику светло-серой лесной легкосуглинистой почвы

Почвоведение и агрохимия № 1(52) 2014

200

Почвоведение и агрохимия № 1(52) 2014

195

Статья по теме:

Сравнительное изучение влияния цеолита и минеральных удобрений на продуктивность зерновых культур и агрохимическую характеристику светло-серой лесной легкосуглинистой почвы

В.И. Титова, Н.В. Забегалов ФГБОУ ВПО «Нижегородская ГСХА», г. Нижний Новгород, Россия

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы в нашей стране и за рубежом стремительно возрастает интерес к применению цеолита во многих сферах деятельности человека. В России цеолиты находят широкое применение в качестве компонента тепличного субстрата при выращивании различных сельскохозяйственных культур. Их используют для повышения плодородия почв и эффективности действия минеральных удобрений, уменьшения их слеживаемости, снижения содержания тяжелых металлов в почвах и растительных продуктах, очистки загрязненных вод в рыбном хозяйстве, дезодорации животноводческих помещений, в качестве добавок к комбикормам и концентратам [1, 2, 3].

Как показали исследования ряда ученых, цеолиты благодаря ионообменной способности при внесении в почву улучшают ее агрофизические и агрохимические свойства, нейтрализуют излишнюю кислотность, увеличивают емкость катионного обмена, пролонгируют действие внесенных удобрений, предотвращают вымывание питательных веществ [4-10]. Отмечено значительное увеличение под влиянием цеолитов поглотительной способности малоплодородных почв [11, 12]. Исследованиями выявлено, что активный кремнезем, поступающий в растения, способствует утолщению кремнецеллюлозного слоя эпидермальных тканей в междоузлиях соломины, повышая их устойчивость к различным стрессовым ситуациям [13]. По мнению [14, 15], кремний влияет на гормональный статус растений, внося изменения в баланс фитогармонов, повышая содержание ауксинов, цитокининов и гиббереллинов.

В целом использование природных кремнийсодержащих материалов может дать положительные результаты почти во всех почвах и на 10-30% увеличить урожайность многих сельскохозяйственных культур [16, 17] с последействием в течение 3-4 лет и более. Однако в зависимости от месторождения минералогический и химический состав цеолитов сильно разнится, что предопределяет их различную эффективность в сельскохозяйственном производстве [18, 19] и требует изучения материалов как каждого конкретного месторождения, так и исследований в разных почвенно-климатических условиях.

Целью исследований явилось изучение влияния цеолита Хотынецкого месторождения Орловской области (содержание доступного растениям кремния составляет не менее 20% от валового запаса) на урожайность, основные показатели качества яровой пшеницы и овса, а также на обеспеченность почвы соединениями кремния и его усвоение зерновыми культурами. Химический состав цеолита приведен в таблице 1.

месторождение цеолит пшеница кремний

Таблица 1 - Физико-химические свойства цеолитсодержащих пород Хотынецкого месторождения [20]

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проведены в условиях вегетационного опыта (сосуды Митчерлиха на 5 кг), заложенного в 4-кратной повторности, на светло-серой лесной легкосуглинистой почве, сформировавшейся на покровных суглинках.

Схема опыта и содержание вариантов показаны в таблице 2. Обеспеченность почвы подвижными соединениями фосфора и калия повышенная и средняя (127 и 105 мг/кг соответственно, по Кирсанову), содержание гумуса среднее, рН солевой вытяжки характеризует почву как слабокислую.

Таблица 2 - Схема опыта и содержание вариантов

Учитывая способность цеолитов к пролонгации своего действия на почву и растения, вегетационный опыт был запланирован как двухлетний с последовательным выращиванием яровой пшеницы (Triticum aestivum L.) сорта Дарья и овса (Avena Sativa L.) сорта Комес. Цеолит и минеральные удобрения (аммиачная селитра, двойной суперфосфат и хлористый калий) внесены в почву 1 раз при набивке сосудов (2009 г.).

Первой культурой в опыте была яровая пшеница, после уборки которой сосуды были оставлены на хранение до следующего года. Весной 2010 г. сосуды были перебиты и в ту же почву, без добавления удобрений высеяли вторую, последовательно выращиваемую культуру - овес. Посев, полив, уход за опытами и уборку осуществляли в соответствии с методикой закладки и проведения вегетационных опытов [21]. Аналитические работы выполнены в лабораториях кафедры агрохимии и агроэкологии НГСХА в соответствии с принятыми в современной лабораторной практике руководствами [22].

Содержание подвижного кремния в почве определено модифицированным методом Маллена и Райли с экстракцией кремния по Матыченкову [22], а в растениях - спектрофотометрически по Барсуковой [23]. Результаты исследований обработаны математически по Доспехову с использованием программного обеспечения Microsoft Office Excel 2007.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Урожайные данные по зерновым культурам приведены в таблице 3. Они показывают, что сразу после внесения цеолита в почву как в чистом виде (вар. 2), так и по фону минеральных удобрений (вар. 4 в сравнении с вар. 3) он дает лишь тенденцию повышения урожайности зерна и соломы яровой пшеницы, но не математически доказательную прибавку. Внесение под пшеницу минерального удобрения высокоэффективно: более чем в 3 раза повышает сбор зерна и почти в 8 раз - соломы.

Однако в последействии на овсе минеральные удобрения были неэффективны, а цеолит дал достоверную прибавку урожайности основной и побочной продукции на обоих вариантах с его внесением.

Судя по соотношению зерно: солома, на долю зерна в биомассе яровой пшеницы приходится значительно большая часть, чем овса.

Применение цеолита в последействии приводит к снижению массы соломы на фоне увеличения массы зерна овса.

Таблица 3 - Влияние цеолита на урожайность надземной массы зерновых культур, г/сосуд

В таблицах 4 и 5 приведены данные, характеризующие качество растительной продукции выращиваемых в опыте культур.

Таблица 4 - Влияние цеолита на показатели качества зерна яровой пшеницы

Таблица 5 - Влияние цеолита на показатели качества зерна овса

Согласно полученным данным, самое заметное влияние на качество основной продукции оказывает применение минеральных удобрений. Применение цеолита без минеральных удобрений положительно влияет на массу 1000 зерен, но никак не сказывается на содержании протеина и крахмала в зерне пшеницы и овса. Последействие совместного внесения минеральных удобрений и цеолита дает достоверное повышение массы 1000 зерен, содержания протеина и крахмала, но, согласно полученным данным, это есть результат действия минеральных удобрений, а не цеолита (разница в показателях между вар. 4 и 3 меньше НСР05).

В конце проведения опыта были определены основные агрохимические показатели почвы (табл. 6).

Таблица 6 - Агрохимическая характеристика почвы

Установлено, что применение цеолита оказывает заметное влияние на реакцию почвенной среды, снижая обменную и гидролитическую кислотность и повышая степень насыщенности почв основаниями. Содержание подвижных соединений фосфора закономерно повышается как от применения минеральных удобрений, так и от использования цеолита. Изменения в содержании подвижных соединений калия не так прямолинейны, хотя его содержание увеличивается и в сравнении с началом опыта, и в сравнении с неудобренным контролем в конце опыта. Максимальное количество обменного калия отмечено на варианте с внесением цеолита без удобрений.