Введение к работе
Актуальность темы. Почвы, имеющие - неблагоприятные для развития сельскохозяйственных культур ..свойства, занимают обширные площади как в зоне умеренного климата, так и в субтропических и тропических странах. Необходимым условием успешного, возделывании сельскохозяйственных культур на таких почвах является устранение их повышенной кислотности ;иу--как правило, увеличение содержания подвижного'фосфора. Отметим однако, что результаты известкования кислых тропических, субтропических почв весьма противоречивы, так как в условиях тропиков коагулированное состояние почвенных-коллоидов обеспечнваетсяне кальцием, а главным образом ионами железа и алюминия, вследст-, вне чего введение значительного количества кальцин в такой-комп.текс с изьестняковон мукой может привести к коренным изменениям его структуры и неблагоприятно отразиться- на физических свойствах зтнхпочв (Денисов, 1979).
Другой аспект проблемы состоит в улучшении питания
растений фосфором, так как этот элемент-вследствие связы
вания его-полуторнымн:Ькислами частооказывастся на дан
ных почвах вшоложешш минимума. ".*-'
- По данным .ряда исследователей (Клечковский, 1937;
Foster, 1970), применение отходов металлургической промыш
ленности— шлаков в качестве химического; мелиоранта на
кислых тропических . (субтропических) .почвах- имеет преиму
щества перед внесением извести, что,* по-видіімЬму, связано
с< наличием в шлаках силикатных соединений кальция .и маг
ния, а также с содержанием в них ряда необходимых для
растений макро- и микроэлементов, V
, Однако в области сельскохозяйственного применения от
ходов металлургической промышленности есть еще много не
решенных вопросов, в частности, не выявлен до конца комп
лексный характер действия шлаков, доступность-растениям
фосфора высокофосфатных конверторных шлаков, перспек
тивных с точкизрения, сельскохозяйственного использования.
Недостаточно подробно рассмотрено поведение в системе по
чва—:растение тяжелых металлов, входящих в состав шлаков.
Цель и задачи иследований. Цель настоящей работы заключалась в определении эффективности высокофосфатных шлаков как комплексного известкового удобрення; установлении нх действия и последействия на дерново-подзолнетой почве и красноземе; определении влияния металлургических шлаков на содержание в почве и растениях тяжелых металлов.
В задачу исследований входило изучение следующих основных вопросов:
1. Влияние длительного взаимодействия извести и шлаков различных металлургических заводов при одноразовом и повторном нх внесении на агрохимические показатели дерново-подзолистой почвы и краснозема.
2. Действие и последействие шлаков на урожайность опытных культур,
-
Изменение химического состава растений при известковании н шлаковании кислых почв.
-
Доступность фосфора высокофосфатного конверторного шлака сельскохозяйственным растениям. . * .
-
Влияние высокофоефатного шлака на подвижность фосфатов почвы, их динамику.
-
Изменение фракционного состава фосфатов дерново-подзолистой почвы и краснозема при использовании высокофосфатного шлака в зависимости от времени взаимодействия его с почвой.
-
Поведение тяжелых металлов в системе-почва—растение при использования отходов металлургической промышленности.
Научная новизна. Впервые показано единство методических подходов к определению потребности в первичном и повторном шлаковании. В многолетних вегетационных исследованиях установлен хорошо выраженный и математически, доказанный положительный эффект действия и последействия высокофосфатного шлака на величину и качество урожая. Оп-' ределены нормы ВФШ, позволяющие получать высокие стабильные урожаи опытных культур. Выявлено преимущество внесения ВФШ перед Рс по влиянию на закрепление фосфора почвой. Установлено также различие в их действии и последействии на разных типах почв (дерново-подзолистая почва її краснозем). Получены данные о доступности фосфора ВФШ растениям в течение 5 лет. Установлена эффективность действия, длительного взаимодействия и повторного внесения отходов металлургической промышленности на содержание тяжёлых металлов в почве и опытных культурах.
Практическая и теоретическая ценность работы. На основании проведенных исследований установлена возможность замены суперфосфата высокофосфатным шлаком, что позво-
лит сэкономить фосфорные'удобрения и уменьшить дефицит известковых удобрений, а также расширить ассортимент этих удобрекин:'(ФосФРных> известковых). '.'-
Результаты наших. исследований по. установлению влия
ния шлаков на содержание тяжелых металлов.в почве и ра
стениях позволили, выявить корреляционную зависимость со
держания тяжелых металлов в растениях ипочве от реакции
среды, определить оптимальные нормы внесения шлаков, ко
торые необходимо учитывать при их использовании в сель
ском хозяйстве, что. одновременно будет способствовать ре
шению экологических вопросов, связанных^ с" ПДК; тяжелых
металлов в почве.» растениях. , ;
- Апробация работы. Результаты исследований были доло-7женм на научных конференциях ТСХЛ в 1984 г. и на XX конференции молодых ученых и специалистов ВИУА в 1986 г. Основные положения диссертации отражены в двух опубликованных работах,'
, Объем работы. Диссертация изложена на 178 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части: исследований, включает 30 таблиц, 4 рисунка, выводы,- рекомендации производству, приложения. Список литературы представлен 193 наименованиями, в том числе 74 на иностранных языках.
Условия и методика проведения исследований. Исследования проводились в вегетационном домике кафедры агрономической и биологической химии ТСХЛ на базе многолетних вегетационных опытов, поставленных на дерново-подзолистой почве с Лесной опытной станции ТСХА и на красноземе из Западной Грузин (табл. I). ,
'. ' V Таблица 1
Агрохимическая характеристика почвы перед закладкой вегетационных
опытов - -
№
Год проведення опыта
Гумус
%
рН КС]
Но5 Ht
мг-экв/100 г почви
V %
At PjOs
мг/100гпочвы
Дер ново-подзол ист а я среди есу глинистая почва
197С—1986 1978—1984
1983—1986
1985—1986
1983—1986 1985—1986
В опытах изучалось действие (опыты № 3, 4, 5, 6, 7), последействие (опыты Хг 3, 4, 6), длительное взаимодействие шлакоп с почвой (опыты № 1, 2), повторное шлакование (опыт JV* 2), При проведении опытов использовались сосуды Мнтчерлиха, вмещающие 7 кг воздушно-сухой почвы (опыты Кя 3, 4, 5, 6), и стеклянные сосуды емкостью 3 кг (опыт Ли 7). Опытными культурами были: яровая пшеница {«Московская 35»), горох («Кормоной 24»), кострец безостый («Моршан-скнй»), райграс шюгоукосный («Ивацевичскнй»), кукуруза («Букопинская») и яровой рапс («Золотонивский»).
В наших исследованиях изучались мартеновские шлаки Ижевского и Череповецкого заводов с низким содержанием РгОз и высокофосфатный конверторный шлак завода Азов-сталь и экспериментальный шлак (табл. 2).
Таблица 2 Химический состав шлаков в ,%, данные ЗАЛ
* Обшая нейтрализующая способность шлака в пересчете на СаО.
В опытах были также использованы электросталеплавильный шлак Челябинского электрометаллургического-комбината (101,9% СаСОз), ферросплавный шлак Чусовского металлургического комбината (П6,5% СаСОз).
Техника закладки вегетационных опытов и уход за растениями были общепринятыми. По основным фазам развития сельскохозяйственных культур отбирались растительные образцы, "почвенные образцы—в конце вегетационного периода.
В растительных образцах после их фиксации и высушивания определялись из одной навески по методу Гинзбург К. Е. общий азот—мнкрометодом Кьельдаля, фосфор—колориметрически по Мерфи-Райлн, калий—на пламенном фотометре. После сухого озоления методом атомной абсорбции (AAS —
Perkin Elmer) определяли Ca, Mg,'Mn,Fe, Zn, Ni, Си; содержание кадмия — методом адсорбционной спектроскопии с графитовой кюветой. Для оценки кормовой ценности полу* ченных растительных продуктов определяли сырой белок.
В смешанных почвенных образцах определялись рН водной н солевой вытяжек на рН-мётре, сумма поглощенных оснований—по Каппену-Гильковнцу, гидролитическая кислотность— по Каплену, обменная кислотность н подвижный алюминий— по Соколову; содержание подвижного фосфора и калия в дер-, ново-подзолистой почве — по Кирсанову, в красноземе — но Ониани. Валовое содержание тяжелых металлов определялось методом рентгено-флюоресцентного анализа «Ortek» Тефа, подвижные формы тяжелых металлов —по Крупскому-Алек-сандровой в ацетатно-а мм опийном буфере, рН 4,8.
Для оценки многообразия видов взаимодействия фосфат-
ионов ВФЦІ мы использовали методы, фракционирования поч
венных фосфатов по Чангу-Джексону п Курмису. Степень по
движности -фосфатов в почве определялась по Карпинскому-
Замятиной,; -.'-., '.. . г^.
Статистическая обработка урожайных данных проведена методом дисперсионного и дробного анализов. Экспериментальные данные для выявления взаимосвязей обрабатывались методом корреляционного и регрессионного анализов на
эвм. ' ;""'; .<;:' . . ' ' V--