Для разработки, совершенствования и сравнения по эффективности различных способов химической мелиорации чернозема выщелоченного, загрязненного медью, на опытном поле Института агроэкологии в 1999 году заложен мелкоделяночный стационарный опыт в экспериментальном севообороте пар - яровая пшеница - ячмень - овес. Площадь делянки 2м², размещение рендомизированное в четырех кратной повторности (табл.3).

Таблица 3 - Чередование культур в экспериментальном севообороте за период одной ротации

Загрязнение чернозема выщелоченного медью проводили, используя соль серной кислоты - сульфат меди. Доза внесения CuSO₄∙5H₂O составила 30,4г на делянку (2м²). Соль вносили в растворенном виде равномерно на всю площадь делянки, рыхлили с помощью штыковой лопаты и затем содержали по типу чистого пара. Все операции по механическому воздействию на почву чистых и загрязненных фонов были идентичны.

После парования внесли вразброс мелиоранты: глауконит - 10 т/га, из расчета на чистый минерал; известь - 5 т/га, в соответствии с рекомендациями по известкованию кислых почв и в расчете на рН 7,0; фосфоритную муку - 5 т/га, согласно выводам Н.А. Черных с сотрудниками (1999). Каждый из используемых химических мелиорантов обладает различным действием.

Известь - снижает подвижность металла за счет взаимодействия его с карбонатами почвенного раствора при рН близкой к нейтральной среде.

Фосфоритная мука - обеспечивает взаимодействие металла с фосфат-ионами до нерастворимых соединений.

Глауконит - природный сорбент, обладающий высокой емкостью поглощения по отношению к меди.

Перед посевом сельскохозяйственных культур почву рыхлили (вручную). Высевали яровую пшеницу сорта Казахстанская раннеспелая, ячмень Медикум 85, овес сорта Скакун. Для каждой культуры было подготовлено 8 вариантов опыта, на которых изучалось действие мелиорантов на урожайность культур и показатели плодородия почв.

Вариант 1. Почва в исходном состоянии

Вариант 2. Почва + Zn (контроль для цинка)

Вариант 3. Почва + Zn + глауконит, 10 т/га;

Вариант 4. Почва + Zn + известь, 5 т/га;

Вариант 5. Почва + Zn + фосфоритная мука, 5 т/га;

Вариант 6. Почва + Cu (контроль для меди)

Вариант 7. Почва + Сu + глауконит, 10 т/га;

Вариант 8. Почва + Сu + известь, 5 т/га;

Вариант 9. Почва + Сu + фосфоритная мука, 5 т/га.

Схема приведена на рисунке 1.

Схема полевого опыта *

оросительный канал

   без 

 мелиоранта      

                           Zn незагр. Cu           Zn незагр. Cu           Zn незагр. Cu Zn незагр. Cu

         почва                               почва почва               почва

         1 м

глауконит         

известь

фосфорит.

  мука

           пар яровая          ячмень овёс

          пшеница

Рисунок 1. Схема полевого опыта.

* Схема первого повторения полевого опыта. Дальнейшее размещение вариантов рендомизированно.

Перед закладкой опыта весной 1999 года провели общую агрохимическую характеристику опытного участка, в том числе и на содержание меди. Для этого:

отобрали смешанные образцы с каждого поля и каждой повторности из слоев 0-10; 10-20; 20-40 см.

в почвенных образцах определяли валовое содержание гумуса, подвижные формы азота, фосфора и калия, состав поглощенных оснований, рН, подвижные формы меди.

Наблюдения и учеты.

1. Отбор почвенных образцов перед посевом сельскохозяйственных культур по горизонтали в слоях 0-10; 10-20; 20-40 см по вариантам опыта.

2. Отбор растительных образцов.

3. Определение содержания меди в основной и побочной продукции.

4. Отбор почвенных образцов после уборки сельскохозяйственных культур в горизонтах 0-10; 10-20; 20-40 см по вариантам опыта.

5. Определение подвижных форм меди в почвенных образцах.

Содержание меди в почвенных и растительных образцах определялось на атомно-адсорбционном спектрофотометре.

Характеристика мелиорантов

В опыте использовали глауконит Усть-Багарякского месторождения (Челябинская область) следующего химического состава: Si₂ - 52,89; Al₂O₃ - 11,83; Fe₂O₃ - 16,74; MnO - 0,03; MgO - 4,31; СaO - 0,82; K₂O - 8,57 и Na₂O - 0,14%. Удельный вес глауконита колеблется от 2,3 до 2,9 г/см³. Цвет от светло-, темно-зеленого или почти черного. Используемый в опыте глауконит имел зеленовато-серый цвет. Емкость катионного обмена природных глауконитов колеблется в пределах 250-350 мг-экв. на кг минерала. Используемый в опыте концентрат глауконита имел емкость обмена 450-470 мг-экв. /кг. Как показали лабораторные исследования, опытный образец минерала обладал высокой адсорбционной способностью относительно меди - 781,2 ± 7,5 мг/кг навески. Степень извлечения из кислых растворов 90%, из основных - 84%.

Глауконит, используемый в опыте, характеризуется малым содержанием тяжелых металлов: Cu -5,4; Zn - 38,1; Pb -1,6; Cd - 0,78; Cr - 69,2 и Ag - 13,6 мг на кг, реакция солевой вытяжки - pH 4,8, валовое содержание азота (N) 0,13%, фосфора (P₂O₅) - 0,09% и калия (К₂О) - 1,575.

Для проведения известкования также использовали местный материал - известь, производимую в АО "Мечел" из известняков Сибайского и Тургоякского месторождений. Мелиорант имеет влажность менее 2%, содержит только следы вредных примесей и 97,1% CaCO₃. Эффективность данного мелиоранта повышается с уменьшением размера его частиц. Известь является основным материалом, используемым на всех кислых почвах под различные сельскохозяйственные культуры.

Фосфоритная мука представляет собой размолотые природные фосфаты или продукты их обогащения без какой-либо химической переработки. Это порошок серого цвета разных оттенков. Фосфор в фосфоритной муке представлен неусвояемым растениями трехкальциевым фосфатом Ca (PO₄) ₂.

Растения могут использовать фосфоритную муку только при внесении ее в кислую почву, где под влиянием почвенной кислотности фосфор постепенно переходит в растворимую и доступную для растений форму СаНРО₄*2Н₂О. Поэтому, чем меньше частицы фосфоритной муки и выше их удельная поверхность и площадь соприкосновения с почвой, тем интенсивнее будут проходить процессы перевода ее в доступное для растений состояние.

Вследствие медленного разложения фосфоритной муки в почве действие ее продолжается несколько лет. Данный мелиорант можно использовать в качестве основного удобрения на кислых почвах в двойной дозе по сравнению с суперфосфатом. Не рекомендуется применять на известкованных почвах и совместно с известью. Недостаток фосфоритной муки - ее пылящие свойства, что значительно затрудняет ее применение.