X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Основная цель данной статьи: по имеющимся данным оценить влияние разрыхлителей на качество и урожайность растений и выбрать оптимальный с учетом соотношения цены и качества для рентабельного использования разрыхлителей в условиях Волгоградской области. В данном докладе рассмотрены три наиболее распространённых разрыхлителя почвы. Это вермикулит, агроперлит и цеолит. Для анализа использованы данные, приведённые в работах [1-4]. Для начала, чтобы выявить основные различия представленных разрыхлителей и понять природу их происхождения проанализируем основные литературные данные по каждому из них.

Вермикулит - минерал происходит из группы гидрослюд, имеющих слоистую структуру. Является продуктом вторичного изменения тёмных слюд биотита и флогопита. Вермикулит подвергается гидролизу и последующему выветриванию. На обогатительных фабриках проводят отбор и сортировку слюды, часть слюды в дальнейшем используется для производства электротехники, а оставшаяся обрабатывается гидротермическим способом, перерабатывается в конвейерных печах при температуре около 760°С. В результате подобного воздействия отдельные частицы минерала расслаиваются и вспучиваются, в итоге получается вермикулит вспученный. В процессе дальнейшей переработки полученная масса измельчается до заданной величины. Он редко отвечает общей формуле и обычно содержит примеси. Применяется в растениеводстве, где уже вспученный вермикулит используется как субстрат для мульчирования и аэрации почвы.

Так же вермикулит применяется в промышленности. Из вермикулита изготавливают теплоизоляционные изделия, звукопоглощающие материалы, в том числе в авиации и автомобилестроении, лёгкие бетоны, декоративные штукатурные растворы. Кроме того, его применяют в качестве наполнителя при изготовлении обоев, резин, пластмасс, красок, ядохимикатов, в производстве антифрикционных материалов.

Агроперлит - это вспученный перлит, который используют в сельском хозяйстве для получения посадочной смеси, для проращивания семян и укоренения черенков, для гидропонного выращивания растений, для мульчирования растений.

Перлит представляет из себя стеклопороду вулканического происхождения. В условиях нагревания вещества, когда температура превышает 850°С его объём увеличивается в двадцать раз.

Агроперлит весьма эффективен в случаях семенного размножения. Кристаллы смешивают с зернами для их равномерного распределения в субстрате. Весьма ценная способность агроперлита это водпоглощение, вспученная форма может вобрать в себя до 400% жидкости, на 100грамм вещества это 400мл воды.

К недостаткам агроперлита можно отнести то, что перлитовый песок сильно пылит, а это неблагоприятно сказывается на лёгких и глазах. Как правило, перед использованием перлит следует смочить из распылителя, а работать в респираторе. Так же при попадании пыли в глаза их обильно промывают водой. Кроме того, увлажненный перлит не будет подниматься на воде при поливах и оттягивать всю влагу на себя. Перлит имеет нейтральный показатель pH. При выращивании растений в чистом перлите и поливе жесткой водой может произойти сдвиг pH субстрата в щелочную сторону, что угнетающе подействует на рост растений и заблокирует доступность для них питательных веществ. Агроперлит имеет положительный электрический заряд, в связи с чем не может удерживать положительные ионы удобрений и не участвует в процессе ионного обмена.

Цеолит - водный алюмосиликат кальция и натрия из подкласса каркасных силикатов, со стеклянным или перламутровым блеском, известных своей способностью отдавать и вновь поглощать воду в зависимости от температуры и влажности. Другим важным свойством цеолитов является способность к ионному обмену — они способны селективно выделять и вновь впитывать различные вещества, а также обменивать катионы. Цеолит способен крепко удерживать разные вредные вещества и их соединения. Содержит в своём составе микроэлементы – К, Mn, Са, Fe, Ве.

В исследованиях установлена эффективность совместного внесения в почву цеолита и значительно сниженных норм минеральных и органических удобрений. Так, при использовании цеолита в дозе 3 т/га можно снизить нормы внесения навоза крупного рогатого скота до 10 т/га [5].

Для нас особый интерес представляет наиболее продуктивное и выгодное использование разрыхлителей почвы, с учетом их влияния на урожайность культурных растений, а также наличие благоприятного влияния на почву.

Рассмотрим свойства представленных разрыхлителей

Основные свойства рассматриваемых разрыхлителей представлены в табл.1.Отличием цеолита от конкурентов является более высокая продолжительность его полезного действия. Это связано с тем, что положительное действие разрыхлителей по сохранению влаги связано с наличием в них капилляров, которые должны иметь достаточную протяжённость. При сильном измельчении частиц разрыхлителя их положительное влияние ослабевает. Вермикулит и агроперлит значительно уступают в твёрдости цеолиту, поэтому сильнее разрушаются при обработке почвы, когда производится культивация, боронование, вспашка, лущение. Потому длительность положительного эффекта для них менее 4 лет.

Другим важным отличием цеолитов является то, что он является источником усвояемого кремния и микроэлементов, которые потребляются растениями, что значительно повышают его пользу в отличии от остальных разрыхлителей. При этом цена природных цеолитов в пересчёте на единицу объёма не превышает цену конкурирующих разрыхлителей.

Таблица 1 – Основные свойства разрыхлителей почвы

Свойство	Вермикулит	АгроПерлит	Цеолит
1. Влияние на качество урожая	Обладает способ­ностью к поглоще­нию и удержанию ряда питательных веществ из вноси­мых минеральных удобрений	Используется в качестве струк­турообразую­щего почвен­ного материала но питательно инертен	Способствуют снижению нитрификации азота в грунте и значительно уменьшают содержание нитратов в урожае
2. Доступность для питания растений4	Большая часть микроэлементов находится в недоступной форме.	не содержит питательных веществ	являются натуральными минеральными удобре­ниями, которые позво­ляют значительно (до 50%) повысить урожайность сельскохозяй­ственных культур
3. Твердость по шкале Мооса, баллы	2 балла. Царапается ногтем	2 балла. Цара­пается ногтем	5 баллов. Царапается стеклом
4. Продолжи­тель­ность благопр­и­ятного влияния	время действия вермикулита не ограничены и обу­словлены лишь сохранностью его структуры(но следует обратить внимание на твердость вермикулита, при вспашке гранулы вермикулита будут повреждены и потеряют часть свойств)	3 - 4 года	3 - 5 лет
5.Насыпная масса г/см3	0,1	0,1	0,5-1,1
6.Цена руб/кГ	0,8	0,8	13
7.Цена руб/литр	8	8	6,5-11

Цеолит оказывает положительное влияние на на физико-химические свойства чернозёма. Применение природных цеолитов обеспечивало уже в первый год действия повышение величины pHcon и переход из класса со слабокислой реакцией в класс с реакцией среды близкой к нейтральной. Природные цеолиты в сочетании с рекомендуемой нормой навоза в первый год их совместного действия повышали количество водопрочных агрегатов в пахотном горизонте на 9,3-10%, на второй од на 12,5-13,2%, на третий год на 13-13,7%. Так же на фоне одностороннего действия природных цеолитов запас продуктивной влаги в слое почвы 0-100 см равнялся 101,6-103,3 мм, превышая контроль на 7,3-9 мм.

Одностороннее действие природных цеолитов достоверно повышало урожайность овощных культур на 1,71-2,79 т/га. При использовании природных цеолитов и 7 т/га севооборотной пашни навоза урожайность сахарной свеклы варьировала в интервале от 36,44 до 37,57 т/га, а на фоне совместного использования мелиорантов и 14т/га севооборотной пашни навоза от 39,35 до 40,43 т/га значительно превышая контроль в обоих случаях.

Расчеты экономической эффективности показали, что условный чистый доход при использовании рекомендуемой нормы навоза равнялся 8,86 тыс руб, а при использовании мелиоративной нормы навоза-13,02 тыс. руб. Минеральные удобрения позволили получить дополнительную прибыль в размере 8,21-8,75 тыс. руб. Природные цеолиты, используемые в сочетании с рекомендуемой нормой навоза, обеспечивали дополнительную прибыль, а максимальный условный чистый доход был получен при использовании природных цеолитов в сочетании с мелиоративной нормой навоза 16,97-17,57 тыс. руб.

Природные цеолиты в сочетании с мелиоративной нормой навоза и эквивалентной нормой минеральных удобрений оказали наиболее существенное влияние на содержание элементов питания в пахотном горизонте почвы и соответственно оказали максимальный эффект по влиянию на урожайность овощных культур [1].

Из таблицы 2 можно видеть, что при добавлении цеолита урожайность зерновых растений повышается. На различных культурах эффект повышения значительно отличается. По данным таблицы 2 повышение урожайности для кукурузы достигает от 26% при внесении чистого цеолита и до 65% при внесении цеолита вместе с удобрением. Для зерновых повышение урожайности по данным [3] достигает от 31% до 56%.

Таблица 2- Влияние цеолита на урожайность зерновых культур в Пензенской области [4]

Вариант опыта	Озимая пшеница			Кукуруза			Яровая пшеница			Ячмень
	Урожайность т/г	Отклонение от контроля %	Урожайность т/г		Отклонение от контроля %	Урожайность т/г		Отклонение от контроля %	Урожайность т/г		Отклонение от контроля %
1.Без удобрений (контроль)	2,79	-	21,40		-	2,11		-	2,26		-
2.Навоз 12т/га (фон1)	3,76	34	29,21		36	2,75		30	2,50		11
3.NPK экв 12т/га навоза (фон2)	3,88	39	29,60		38	2,76		31	2,49		10
4. Цеолит 20т/га	3,12	12	23,82		11	2,40		14	2,52		11
5. Цеолит 30т/га	3,43	23	25,93		21	2,57		22	2,68		18
6. Цеолит 40т/га	3,51	26	26,22		22	2,61		24	2,69		19
7. Фон 1 + цеолит 20т/га	4,17	49	32,80		53	3,05		44	2,78		23
8. Фон 1 + цеолит 30т/га	4,43	59	35,23		64	3,25		54	2,97		31
9. Фон 1 + цеолит 40т/га	4,49	61	35,40		65	3,29		56	2,98		32
10. Фон 2 + цеолит 20т/га	4,25	52	33,01		54	3,07		45	2,76		22
11. Фон 2 + цеолит 30т/га	4,57	64	35,48		65	3,26		54	2,94		30
12. Фон 2 + цеолит 40т/га	4,60	65	35,49		66	3,29		56	2,97		31

В таблице 2 приведены данные исследования влияния цеолита на урожайность в Пензенской области. Хотя Пенза немного севернее чем Волгоград, для климата Пензенской области характерны весенние засухи, а также нередки летние и осенние засухи. Абсолютный максимум тепла в июле-августе +40…+41°C, что не сильно отличается от Волгограда.

Для Волгоградского растениеводства весьма полезным оказывается свойство цеолита не только впитывать в себя влагу и снабжать ею корни растений, но и подпитывать растения натуральными минеральными удобре­ниями, что позволяет повысить урожайность почвы.

В условиях климата региона это немаловажный фактор, так как климат в Волгограде засушливый, резко-континентальный. Среднегодовое количество осадков выпадает на северо-западе до 500 мм, на юго-востоке — менее 270 мм. Абсолютный максимум тепла +42…+45 °C наблюдается обычно в июле —августе. По условиям тепло- и влагообеспеченности и особенностям состава почв территория Волгоградской области делится на четыре агроклиматические зоны: степная, сухостепная, пустынная и полупустынная.

В данных условиях очень важно обеспечить мелиорацию почвы, что вполне возможно с применением цеолита.

Тем не менее, необходимо провести эксперимент, в условиях климата и почвы нашего региона, который позволит нам в полной мере осознать пользу данного мелиоранта, а также провести экономический анализ на выявление рентабельности использования цеолита с учетом повышения урожайности.

Важно решить такие вопросы как окупаемость использования цеолита при затратах на транспортировку необходимых объёмов мелиоранта, а также величину объема вносимых вместе с цеолитом удобрений, так как данное исследование, отраженное в таблице 2 производилось на серой лесной почве отличающейся довольно высоким плодородием и при правильном использовании дающей хорошие урожаи сельскохозяйственных культур.

При этом необходимо учесть коэффициент водопоглощения, который увеличивается пропорционально объёму внесенного цеолита.

Резюмируя можно сделать вывод, что природные цеолиты являются перспективными мелиорантами, изучению которых в условиях волгоградской области пока уделено недостаточное внимание.

Список литературы

1.Влияние природных цеолитов на плодородие чернозёма выщелоченного и продуктивность сельскохозяйственных культур. Алексеев А.И. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://dlib.rsl.ru/viewer/01005535006#?page=3

2. Методы повышения урожайности овощных культур на мелиорируемых землях юга россии А.С. Овчинников, В.С. Бочарников, М.П. Мещеряков, О.В. Бочарникова, А.А. Пахомов. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://e.mail.ru/attachment/15198419060000000405/0;4

3. Исследование природных сорбирующих мелиорантов при водосберегающем орошении А.С. Овчинников, Е.П. Боровой, М.П. Мещеряков.[Электронный ресурс] – Режим доступа: https://e.mail.ru/attachment/15198419060000000405/0;3

4. Изменение урожайности и водопотребления растений под влиянием цеолита и удобрений [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/izmenenie-urozhaynosti-i-vodopotrebleniya-rasteniy-pod-vliyaniem-tseolita-i-udobreniy

5. Цеолит [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B5%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D1%82%D1%8B

Код для цитирования: Скопировать