Елена Кузина - Изменение плодородия почв

Способность гидрогеля изменять плотность почвы была показана в работах ряда ученых (К.С. Казанский и др., 1988; Н. Benkenstein, 1987; R.A. Arram, 1983). Так, К.С.Казанским, Г.В. Раковой, Н.С. Ениколоповым и другими (1988) было доказано, что при внесении полимерного гидрогеля в повышенных дозах (около 0,25 % для полиакриламидного геля) плотность песка снижается с 1,6 до 1,15–1,06 г/см 3. Данная зависимость плотности песка от внесения гидрогеля была подтверждена и египетским исследователем R.A. Arram (1983, 1985) на песке, обработанном полимерным гелем RAPG, и плодородных глинистых почвах.

Снижение плотности почвы при внесении гидрогеля создает дополнительную пористость и, тем самым, повышенную влагоемкость – до 41,7–43,5 %, против 23,8 % в контроле. К.С. Казанский и др.(1988), Н.С. Зюзь, А.А. Лазарев, К.С. Казанский и Г.В. Ракова (1990),испытывая различные полимерные гидрогели, показали, что их внесение способствует значительному увеличению влагоемкости кварцевого песка. Влагоемкость песка увеличивалась от 5–6 % до 20– 25 %, т. е. на 15–20 % от массы скелетной части.

Праестол, используемый нормами 20 и 30 кг/га в сочетании с биомелиорантами, оказал наиболее существенное влияние на изменение водно-физических свойств серой лесной почвы. Равновесная плотность на этих вариантах была ниже контроля в 2007 году на 0,16–0,18 г/см 3, в 2008 году – на 0,12–0,14 г/см 3, в 2009 году – на 0,08–0,09 г/см 3. Величина общей пористости превышала контроль в 2007 году на 6,2–7,0 %, в 2008 году – на 4,7–5,1 %, в 2009 году – на 2,9–3,5 %. Величина наименьшей влагоемкости была выше исходной в 2007 году на 1,2– 1,6 %, в 2008 году – на 2,2–2,4 %, в 2009 году – на 1,4–1,6 % (П.А. Иванов, Е.Н. Кузин, 2009).

Изучая внесение гидрогелей в почву, ряд исследователей (Б.Н. Нурыев и др., 1986; H. Benkenstein, 1987; Е.Н. Кузин, А.Ф. Блинохватов, 1999) считают, что применение гидрогелей на различных почвах способствует повышению влажности почвы.

По данным R.A. Arram (1983), внесение полимерного гидрогеля увеличивало запас доступной влаги песка в 2,4–8,0 раз, уменьшало потери воды на испарение. В исследованиях К.С. Казанского, Г.В. Раковой, Н.С. Ениколопова и других (1988), внесение гидрогеля полиакриламидного типа в дозах 0,002–0,040 % (100–2000 кг/га) в песок увеличивало его влажность от 1 до 20 %.

Работами R.А. Arram (1983, 1985), Е.Ю. Грудининой (1983), Филиппова М.В. (1986), М Salem, G.V. Guidi, R. Pini (1991) показана зависимость величины доступной (продуктивной) влаги от внесения полимерных гидрогелей. Запас продуктивной влаги песка от их внесения увеличивался в 2,4–8,0 раз. Однако внесение гидрогеля не только увеличивало влажность почвы, но и увеличивало коэффициент использования воды (К.С. Казанский и др., 1988; R.A. Arram 1985). Это позволило повысить устойчивость сельскохозяйственных растений к засухе при водном дефиците, улучшало их физиологическое состояние как при засухе, так и без нее (Артюшин, 1987, 1988; Казанский и др., 1988). Так, по данным Ю.А. Урманцева, Н.Л. Гудскова, Н.Д. Прониной, К.С. Казанского (1990), даже при воздействии засухи у растений томатов, выращенных на субстрате с добавлением гидрогеля, наблюдалась выраженная тенденция к усилению роста.

Опытами, проведенными на территории белорусского Полесья в течение 1971-1973 гг. на дефлированных дерново-под-золистых рыхлопесчаных почвах, установлено, что полиакриламидный сополимер, скрепляя пески, образует на поверхности почвы прочный почвозащитный слой мощностью до 3–5 см, который препятствует испарению влаги и эффективно защищает песчаные почвы от дефляции в наиболее эрозионноопасный весенний период. В то же время с контрольного участка общее количество снесенной почвы составило 8,9 т/га (Л.М. Ярошевич, В.В. Жилко, 1977).

По данным Е.Н. Кузина, Л.А. Кузиной, А.Ю. Кузнецова (2000), А.Ю. Кузнецова, Е.Н. Кузина (2002), использование полиакриламидного полимера создавало благоприятные условия для поддержания положительного баланса гумуса. Полиакриламидный полимер улучшал пищевой режим чернозема выщелоченного. Содержание легкогидролизуемого азота в черноземе выщелоченном при использовании полимера в дозе 0,1 % от массы почвы было выше, чем на контроле, на 13,5–19,3, доступного фосфора – на 13,1–16,3 обменного калия – на 14,1–26,2 мг/кг почвы. При использовании полимера в дозе 0,05 % от массы почвы – на 7,7–14,4 мг/кг почвы соответственно.

Биомелиоранты и их сочетания с праестолом повышали содержание гумуса и основных элементов питания в пахотном горизонте серой лесной почвы. Содержание гумуса на их фоне превышало исходное в 2007 году на 0,09–0,14 %, в 2008 году – на 0,11–0,17 %, в 2009 году – на 0,07–0,13 %. Количество щелочногидролизуемого азота, по годам исследований, было выше контроля на 9,2–24,9 мг/кг почвы, подвижного фосфора – на 9,0–17,2 мг/кг почвы, обменного калия – на 9,2–19,9 мг/кг почвы (П.А. Иванов, 2008).

Основным критерием эффективности мелиорантов является урожайность сельскохозяйственных культур.

Рациональное использование мелиорантов предполагает повышение плодородия почвы в таких пределах, которые требуются для формирования планируемого урожая высокого качества, не допуская при этом загрязнения окружающей среды (Н.А. Титова, 1991).

Как свидетельствуют результаты многих исследований, структурообразующие и водонабухающие полимеры положительно влияют на рост и развитие растений, что в конечном итоге отражается на урожайности сельскохозяйственных культур. Эффективность полимеров по влиянию на продуктивность сельскохозяйственных культур возрастает при использовании их по удобренному фону.

Многочисленными исследованиями установлено, что применение полимеров-структурообразователей увеличивает урожай сельскохозяйственных растений на 10–40 % (В.И. Штатнов и Н.И. Щербаков, 1964; Н.А. Качинский, 1967; А.И. Мосолова, 1970). А.И.Мосолова (1970), анализируя урожайность ячменя при внесении различных полимерных структурообразователей, доказывает, что наибольшее увеличение урожая на 43–50 % определялось агрохимическим фоном, на 9–16 % – видом и на 7–10 % – дозой полимера. Кроме того, внесение полимерных структурообразователей приводит к увеличению полевой всхожести, увеличивает динамику нарастания биомассы (А.Н. Киселев, 1965).

По данным ряда ученых (Я.М. Куликов,1967; А. Кульман, 1982), под влиянием битумной мульчи повышается температура почвы, что дает возможность на несколько дней раньше проводить посев ряда теплолюбивых культур, причем всходы их беспрепятственно пробиваются через мульчирующий слой. Стимуляция развития молодых растений под влиянием мульчи проявляется не только в увеличении их высоты и числа листьев, но также в накоплении большого количества сырой массы. Согласно Я.М. Куликову (1967), урожай зеленой массы озимой ржи возрастает на 3 ц/га.

Изменение водно-физических свойств почвы ускоряет прорастание семян и появление всходов сельскохозяйственных культур. По данным R.A. Arram (1985), всхожесть, высота растений и сухое вещество увеличивались более, чем на 150–160 %. Работами многих исследователей (R.A. Arram, 1980, 1983, 1985; Е.Ю. Грудинина, 1983; А.С. Баштурова, 1984; Н. Benkenstein, А. Kull-mann, 1987; А.М. Артюшин, 1988; Ю.А. Урманцев, Н.Л. Гудсков, Н.Д. Пронина, К.С. Казанский, 1990) установлено, что внесение полимерных гидрогелей увеличивало выход урожая различных сельскохозяйственных культур.