 |
Глава 2. Методика и условия проведения исследований.
|
|
|
|
2.1 Методика исследований
Исследования проводились на опытном поле Курской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора И.И. Иванова в 1996-1998г.г. Почва темно-серая лесная среднесуглинистая.
Полевые исследования проводились по следующей схеме (табл.1)
Таблица 1
1. Схема проведения опыта:
1. Контроль (без удобрений, без ОСВ)
2. 20 т/га ОСВ
3. 20 т/га ОСВ + N30P30K30
4. 20 т/га ОСВ + N60P60K60
5. 20 т/га ОСВ + 5 т/га извести
6. N60P60K60
В полевых опытах размещение вариантов было рендомизированным методом. Повторность опыта шестикратная. Размер делянок 1,0 м х 1,0 м = 1 м2.
В исследованиях использовали методики, принятые в опытах по растениеводству, земледелию, почвоведению и агрохимии.
Перед закладкой опыта проводили анализ почвы:
а) Содержание гумуса в почве – по Тюрину;
б) рН солевой вытяжки – потенциометрическим методом;
в) Гидролитическая кислотность (Нг) – по Каппену;
г) Сумма обменных оснований (Sосн.) – по Каппену-Гильковицу;
д) Степень насыщения основаниями – расчетным способом (Практикум по агрохимии, 1987);
е) Подвижные: фосфор (Р2О5) и калий (К2О) – по Чирикову;
ж) Общий азот – по Къельдалю;
и) Азот щелочногидролизуемый – по Корнфилду
Все перечисленные выше методы описаны в следующих учебных пособиях и практикумах: «Агрохимические методы исследования почв» (1965); «Практикум по почвоведению» (И.С. Кауричев, 1973); «Руководство по химическому анализу почв» (Е.В. Аринушкина, 1970); «Практикум по агрохимии» (Л.В. Петербургский, 1968; А.С. Радов и др., 1985; Б.А. Ягодин и др., 1987).
Тяжелые металлы в ОСВ и почве (цинк, медь, никель, кобальт, хром, свинец), а также в растениеводческой продукции (кадмий, свинец, цинк, медь, ртуть, мышьяк) определяли по Е. Сенделу, 1996г.
|
|
|
Доза внесения ОСВ и минеральных удобрений подобраны таким образом, чтобы не допустить загрязнения почвы тяжелыми металлами и из расчета поддержания бездефицитного баланса гумуса. Возделывались сельскохозяйственные культуры со следующим чередованием их в звене севооборота: 1) клевер; 2) озимая пшеница; 3) кукуруза.
Осадка сточных вод было внесено 20 т/га, минеральных удобрений из расчета N30P30K30 и N60P60K60 в зависимости от варианта опыта и извести – 5 т/га. Осадок сточных вод, минеральные удобрения (аммиачная селитра, двойной суперфосфат, хлористый калий), известь вносили по квадратам, весной вручную под перекопку лопатой на глубину 30 см. Норма высева озимой пшеницы – 5 млн. всхожих зерен на 1 га; кукурузы – из расчета 70 тыс. растений на 1 га и клевера – 15 кг на 1 га.
Для клевера красного определяли высоту растений и урожайность.
Определяемая структура урожая зерновых – высота растений, продуктивная кустистость, длина колоса, число колосков и зерен в колосе, масса 1000 семян, масса надземной и незерновой части.
Анализы проводили в фазу восковой спелости зерна по среднему образцу, взятому в течение одного дня с двух рядков длиной 55,5 см в местах по диагонали делянки (с 1 кв. метра) в двух несмежных повторениях.
По кукурузе определяли высоту растений, длину, количество и массу початков на одно растение перед уборкой в двух несмежных повторностях, для чего отбирали на двух средних рядках подряд 20 растений.
Технологические и физиологические качества зерна озимой пшеницы (натура, стекловидность, масса 1000 зерен, количество сырой клейковины и массовую долю влаги) определяли согласно методике, рекомендованной Госкомиссией по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур.
Изучали не только действие ОСВ в год внесения, но и его последствие в течение двух лет.
|
|
|
В период вегетации проводили ручную прополку и рыхление междурядий у кукурузы. Для определения элементов структуры урожая по зерновым отбирали пробные снопы. Учет урожая – весовым методом.
Сорта и гибриды, высеваемые в опыте: клевер красный – Макаровский местный; озимая пшеница – Мироновская 808; кукуруза – Коллективный 181 (приложение 2).
Экспериментальные исследования проводили на кафедре неорганической и аналитической химии и межфакультетской химической лаборатории Курской ГСХА, государственной станции агрохимической службы «Курская», а также испытательной химико-технологической лаборатории Курского центра стандартизации, метрологии и сертификации.
Полученные экспериментальные данные во всех опытах обработаны методом дисперсионного анализа на ЭВМ.
2.2 Условия проведения опытов
2.2.1 Краткая характеристика почвенных условий
Курская область расположена на западе Центрального Черноземья и относится к Средне-Русской провинции лесостепной зоны, для которой характерны два типа почв: черноземы и серые лесные почвы. Почвенный покров повсеместно сформировался на лессовидных отложениях суглинистых по гранулометрическому составу и богатых основными элементами питания. Физические и химические свойства лессовидных пород способствуют образованию на них плодородных почв.
В области Черноземы занимают 1460 тыс. га или 74%, а серые лесные почвы – 482 тыс. га или 24,5% (Муха В.Д. и др., 1992).
На долю светло-серых лесных почв на территории области приходится 3,6%, а серые и темно-серые лесные почвы занимают 10,4 и 10,6% соответственно. Поскольку исследования проводились на темно-серой лесной почве, то остановимся на ее характеристике более подробно.
По своим физическим и химическим свойствам и уровню плодородия серые лесные почвы значительно отличаются от черноземов. Они имеют повышенную кислотность и нуждаются в известковании. Пахотный слой имеет распыленную структуру, поэтому при увлажнении почвы заплывают и при высыхании на поверхности образуют корку. Период физической спелости у них значительно короче, чем у черноземов, что создает дополнительные организационные трудности при их обработке.
|
|
|
Среди лесных почв лучшими и наиболее распространенными на территории области являются темно-серые лесные. По своему строению, свойствам и плодородию темно-серые лесные почвы стоят близко к черноземам оподзоленным. Гумусовый горизонт темно-серых лесных почв значительно мощнее, чем у серых и колеблется от 40 до 60 см. Гумуса в пахотном слое темно-серых лесных почв содержится 3-5%, фосфором и калием растения на этих почвах обеспечены средне, а азотом недостаточно. Они пригодны для возделывания всех полевых культур, районированных в зоне (Д.А. Лепнев, 1968).
Опытный участок расположен на водоразделе. Рельеф опытного участка ровный, склон северо-восточной экспозиции не превышает 1-2°, имеются незначительные микропонижения. Почвенный покров однородный и представлен темно-серыми лесными почвами среднесуглинистого гранулометрического состава.
Морфологическое описание почвенного профиля темно-серой лесной почвы опытного участка характеризуются следующими показателями:
| А1 А1–А2 В1 ВС С | 0-30 см 30-60 см 60-100 см 100-130 см 130-160 см и ниже | Темно-серый, среднесуглинистый, зернисто-пылеватый, плотный, по окраске однородный. Пахотный горизонт не обозначается, густо пронизан корнями растений. Серый с обильной кремнеземистой присыпкой, сложение плотное, ореховатая структура, переход заметный с затеками, неровный. Встречается много корней. Буроватый с затеками гумуса, тяжело суглинистый с хорошо выраженной кремнеземистой присыпкой. Сложение плотное, структура ореховато-призматическая, переход постепенный. Лессовидный суглинок, заметна кремнеземистая присыпка. Тяжелосуглинистый, рыхлый, комковато-ореховатый, переход постепенный. Лессовидный желтый суглинок, рыхлый, ореховатый. Мелкопористый, среднесуглинистый. Не вскипает. Весь почвенный профиль сухой. |
Водопрочность структуры и водопроницаемость почвы невысокая, поэтому она склонна к уплотнению и заплыванию.
Почва по содержанию гумуса относится к слабоокультуренным. Процент гумуса и общего азота резко уменьшается по профилю. Реакция почвы пахотного слоя (рН) меньше 5, а с глубиной несколько возрастает. В пахотном слое довольно значительна величина гидролитической кислотности и низкая величина суммы обменных оснований, степень насыщенности почв основаниями возрастает по профилю. Величина гидролитической кислотности соответствует почвам средней нуждаемости в известковании. Обеспеченность подвижными формами фосфора и калия высокая и повышенная, поэтому они не являются лимитирующим фактором.
|
|
|
2.2.2 Агроклиматические ресурсы и метеоусловия в годы проведения опытов
Рост и развитие сельскохозяйственных культур в значительной степени зависит от погодных условий, складывающихся в период вегетации растений. Климат Курской области умеренно-континентальный. Годовой приход солнечной радиации равен 89 ккал/см2. По сезонам это тепло распределяется следующим образом: зима – 7, весна – 29, лето – 40 и осень – 13 ккал/см2.
Годовая сумма осадков составляет 533-640 мм., но их распределение неравномерно и в отдельные годы наблюдаются засухи и суховеи, которые при цветении растений оказывают отрицательное влияние. На теплый период с преобладанием жидких осадков приходится 65%, а на холодный с преобладанием твердых осадков 35% их годового количества.
Сумма активных температур воздуха (2300-2450°С) достаточна для выращиваемых сельскохозяйственных культур. По данным метеостанции Курск, расположенной в 4 км от опытного поля, среднегодовая температура воздуха составляет 5,4°С с колебаниями от 3,8 до 7,3°С. Самым холодным месяцем является январь, среднемесячная температура которого –8,6°С, а самым теплым – июль со среднемесячной температурой 19,3°С. Продолжительность теплого периода со среднемесячной температурой выше 0°С (с 27 марта по 11 ноября) – 229 дней, вегетационного со среднемесячной температурой выше 5°С (с 13 апреля по 18 октября) – 188 дней, период активной вегетации со среднесуточной температурой выше 10°С равен 152 дням (с 29 апреля по 27 сентября). Средняя дата последнего весеннего заморозка 27 апреля, а первого – осеннего 9 октября.
Температура воздуха за время проведения опытов была различна. Так, например, средняя температура воздуха за 1996 г. ниже на 0,2°С или 4,7%; за 1997 г. выше на 0,1°С или 1,8% и за 1998 г. уже выше на 0,7°С или 12,9% по сравнению со средней многолетней соответственно.
Осадки по годам проведения опытов распределились неравномерно. В 1996 г. выпало 580 мм осадков, что приблизительно соответствует среднему многолетнему значению. В 1997 г. осадков выпало 767 мм, что на 30,6% больше, по сравнению со средним многолетним значением, а в 1998 г. осадков выпало 681,5 мм, что на 16,1% выше среднего многолетнего значения.
|
|
|
Метеорологические условия в годы проведения исследований представлены в приложении №1.
2.3 Формула расчета допустимого внесения осадка сточных вод в почву
Принцип расчета основан на том, что после внесения ОСВ суммарное содержание токсикантов в почве (с учетом рассеивания в пахотном слое) не должно превышать ПДК:
Ф + Д £ ПДК, где
Ф – фоновое содержание токсиканта в почве, мг/кг;
Д – дополнительное внесение токсиканта в пахотный горизонт с ОСВ, мг/кг;
ПДК –предельно допустимая концентрация, мг/кг.
В 1982 году и неоднократно позже были опубликованы следующие расчетные формулы (Л.Л. Гольдфарб и др., 1983; В.А. Касатиков и др., 1984):
Добщ. = (ПДК – Ф)х2600 (кг/га), где
Ф – исходное содержание токсиканта в почве до внесения ОСВ, мг/кг;
2600 – масса пахотного слоя почвы, т/га, в пересчете на сухое вещество.
Средняя ежегодная доза (Дср.) внесения ОСВ в почву рассчитывали по формуле:
т/га по сухому веществу
50 – максимальный общий срок в годах внесения ОСВ на один и тот же участок;
Сос – концентрация определяемого элемента в осадке, мг/кг.
Максимальная разовая доза внесения ОСВ в почву при частоте один раз в пять лет составляет:
Дмакс. = 5 х Дср., т/га по сухому веществу
|
|
|
