Автореферат (1151660), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

В четвертой главе обоснован компонентный со­став удобрительно-мелиорирующей смеси (УМС) на основе энергетического подхода и исследования состава и структуры пресноводных сапропелей. Получен патент на состав УМС (Патент № 2286321. Заявка № 20051007282 от 16.03.05). Основным компонентом всех УМС являются высокозольные карбонатные сапро­пели, в которых содержится до 30% СаСО₃ и не менее 20-30% органического веще­ства (ОВ). Невысокое содержание и термодинамическая устойчивость органи­ческого вещества в сапропелях требует внесения в состав смеси дополнитель­ных органических компонентов с более коротким периодом минерализации в почве: торфа, навоза, осадков сточных вод, бытовых и промышленных отходов и т.д. Для активизации процесса минерализации ОВ в состав смеси вносится биологическая составляющая - композиция почвенных микроорганиз­мов.

Таблица 7 – Соотношение энергии почвообразования (по В.Р.Волобуеву, 1974, данные Н.П. Карпенко, 2005) и энергии урожая

Примечание: *) БЭП составляет 40%  Н⁰ органических молекул

Как правило, сапропели содержат недостаточное количество подвижных форм калия и фосфора, поэтому для сбалансированного состава питательных элементов в УМС добавляются минеральные удобрения. Содержание элемен­тов питания в смеси аналогично составу КМН (Н.Г. Ковалев, 2003). В 1 тонне УМС должно содержаться до 50…65 кг (5-6,5%) действующего вещества РК, в том числе: азота – 2,5…3,0%, фосфора – 1,5-2,0%, калия – 1,0-1,5%. В отличие от КМН в составе УМС помимо минеральных удобрений и органических веществ присутствует илистая фракция высокозольных карбонатных сапропелей, обеспечивающая буферные свойства и наличие активных минеральных центров для сорбции органического вещества.

Таким образом, УМС являются источником РК за счет минеральных удобрений, органических веществ и пресноводных сапропелей. Необходимость использования ОВ сапропелей определяется большим запасом в них гуминовых веществ с высо­кой степенью гумификации (более 50%), прочных органоминеральных комплексов, что обеспечивает формирование в почве «инертного органического вещества», слабо поддающегося изменению под воздействием природных и антропогенных факторов (Г.Е. Мерзлая, 2006). Другие органические компоненты являются источ­ником легко трансформируемого органического вещества, активно участвующего в физических, химических и биологических процессах. УМС улучшают состав ППК за счет минерального состава карбонатного сапропеля, содержащего в среднем 2-7% железа, до 3% магния, до 37% кальция, 2-4% алюминия (валовое содержание) и других, необходимых для почвенной биоты микроэлементов (М.З. Лопотко, 1986, Л.В. Кирейчева, О.Б. Хохлова, 1998 и др.). Внесение смеси повышает ЕКО почвенного поглощающего комплекса за счет увеличения содержания илистой фракции (в сапропелях ее содержание достигает 20%) и коллоидных структур органического вещества сапропеля. Применение УМС увеличивает буферные свойства почвы за счет внесения буферной системы карбонатного сапропеля и взаимодействия ее компонентов с органическим веществом почвы.

Удобрительно-мелиорирующие смеси являются источником энергии для восстановления энергетического запаса почвенного гумуса и активизации почвенных микроор­ганизмов. Органическое вещество са­пропелей обладает большим, но малодоступным запасом энергии вследст­вие особой прочности органоминеральных комплексов ГВ. Навоз, торф, сиде­раты и т.п. содержат менее энергоемкое органическое вещество, но из-за большего его содержания (до 95%) и доступности для микроорганизмов явля­ются необходимым энергетическим компонентом УМС (таблица 8).

Таблица 8 – Биоэнергетический потенциал различных органических суб­стратов

Гетеротрофные микроорганизмы исполь­зуют энергию органических веществ и сапропеля для активизации жизнедея­тельности и тем самым регулируют скорость трансформации энергии в агробиоценозе. Компонентный состав удобри­тельно-мелиорирующих смесей характеризуется в качестве носителей органических, органоминераль­ных, минеральных и биологических матриц процесса гумусообразования.

Поливалентные металлы Fe, Al, Mn и т.п., аморфные формы со­единений кремния Si формируют электрофильные центры, на которых закрепляются функциональные группы гуминовых кислот. Источниками нуклеофильных структур в почве являются органические вещества, что обеспечивается высоким содержанием в органических молекулах функцио­нальных групп, таких как карбоксильные, фенольные, карбонильные, амидные, алкоксильные, аминные, пиридиновые и пиррольные и т.п.; источники электрофильных структур – минеральные компоненты почвы (А.Ю. Кудеярова, 2006). Свободные функ­циональные группы в гуминовых веществах карбонатного сапропеля представ­лены в незначительном количестве, поэтому сапропели являются преимущест­венно источниками электрофильных структур или минеральных матриц.

В состав УМС пред­полагается вносить композицию почвенных микроорганизмов, так как для лучшей адаптации микробиоты к измене­нию внешних условий и сохранению направленности процесса гумификации необходимо расширение генетической информации или генофонда микробного пула (Д.Г. Звягинцев, 1987).

Расчетная доза УМС (Д_УМС т/га) может быть определена по сле­дующей формуле:

Д_УМС = (Д_Г х БЭП_Г )/БЭП_{УМС ,} (4)

где Д_Г – доза органиче­ского удобрения, т/га, рассчитанная методом баланса гумуса; БЭП_Г, БЭП_УМС соответственно био­энергетический потенциал данного вида гумуса и УМС, рассчитанные по формуле (3).

В пятой главе дана методика приготовления УМС и способ ее внесения в почву.

Методика приготовления удобрительно-мелиорирующей смеси включает следующие операции. Свежедобытый сапропель промораживается, затем высушивается до 10-15% весовой влажности и гранулируется, оптимальный размер гранул 1-2 мм. Пред­варительно проводится специальная обработка сапропеля для активизации его органического вещества и высвобождения потенциальной энергии. Сапропель и один из источников доступного органического вещества в необходимом соотношении по­даются на площадку, помещаются в бурт, где производится механическое пе­ремешивание смеси. Параллельно готовится суспензия культур почвенных микроорганизмов из расчета 1 литр матричной суспензии на 50 л воды, оптимальная температура раствора 24-25С. Смесь сапропеля и органических компонентов обрабатывается микробной суспензией из расчета 1литр рабо­чего раствора на 1тонну смеси. Влажность смеси после обработки раствором должна быть доведена до 55-60%, температура должна быть не ниже 22-24С. Далее смесь компостируется в бурте в течение одной недели и вновь перемешива­ется, затем в течение 2-х недель продолжается процесс компостирования. Темпера­тура смеси весь период созревания не должна превышать 30С, при сильном ра­зогреве смесь уплотняют. В результате удобрительно-мелиорирующая смесь приобретает новые ка­чества, не характерные для ее отдельных ингредиентов. Качественно новое ме­лиорирующее воздействие УМС на почву заключается в энергоинформационном обеспечении про­цесса гумификации. При внесении УМС в почву происходит деструкция органических веществ и органоминеральных комплексов сапропелей, в результате чего формируются почвенные матрицы и активизируются процессы гумусообразова­ния в почве. УМС относится к органоминеральным удобрениям и мелиорантам длительного действия. Для внесения УМС в почву исполь­зуется технологический модуль производства биомелио­ративных работ на окультуренных почвах.

В работе рассчитана доза УМС для различных типов почв с целью повышения содержания гумуса на 1% (таблица 9).

Таблица 9 – Рассчитанная доза УМС для увеличения содержания гумуса в различ­ных типах почв в почвенном слое 0-20см на 1%

Для увеличения содержания гумуса на 1% в черноземах требуются более высокие дозы внесения удобрительно-мелиорирующей смеси, чем в дерново-подзолистой почве (черноземы - 300т/га, дерново-подзолистые - 200т/га).

Шестая глава посвящена экспериментальной проверке теоретических положений, разработанных для решения проблемы восстановления плодородия деградированных почв с использованием сапропелей и смесей на их основе. Под руководством Б.Н. Хохлова был заложен многолетний мелкоделяночный опыт на землях Идрицкого совхоза-техникума Псковской области. Почвы участка дерново-сильноподзолистые, песчано-пылеватые. Пахотный горизонт представлен супесью с содержанием физической глины 19,3%, подпахотный – легкий суглинок. Площадь делянки составляла 100 м², повторность 4-х кратная. По вариантам опыта дозы внесения сапропеля в пересчете на 60% влажность составляли 100, 200 и 400 т/га. В качестве контроля была использована общепринятая агротехника. Для опыта был добыт кремнеземистый са­пропель оз. Островное, добыча которого осуществлялась по технологии, разработанной А.В. Смирновым, А.М. Царев­ским (ВНИИГиМ). Агрохимические свойства почвы и характеристика сапропеля представлены в таблице 10.

Таблица 10 – Агрохимическая характеристика почвенного слоя и внесенного сапропеля

В период наблюдений возделывались следующие культуры: 1 год – картофель, 2 – овес на зерно, 3 – рожь на зерно, 4 – овес на зерно, 5, 6, 7 – ячмень на зерно, 8 – кукуруза на силос. В течение всего периода ротации урожайность на вариантах опыта превышала контрольные значения. Наибольшая урожайность наблюдалась при максимальной дозе внесения сапропеля (таблица 11). Прибавка урожая, полученного за 8 лет по вариантам опыта, составила 2,58, 5,52 и 10,57 т з. ед./га соответственно или в пересчете на 1 тонну внесенного сапропеля 26,7 кг з. ед. Общее увеличение энергии урожая (БЭП) - 128 МДж.

Характеристики

Список файлов диссертации