Вторник, 06.12.2016, 05:52
Высшее образование
Приветствую Вас Гость | RSS
Поиск по сайту


Главная » Статьи » Сельское и приусадебное хозяйство

ПРИРОДНЫЕ МЕЛИОРАНТЫ НА ОСНОВЕ КРЕМНЕЗЁМОВ И ГЛИНОЗЁМОВ

В.И. Пындак1, доктор технических наук, профессор А.Е. Новиков2, кандидат технических наук
1 Волгоградский государственный аграрный университет 2 Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия, г. Волгоград

ПРИРОДНЫЕ МЕЛИОРАНТЫ НА ОСНОВЕ КРЕМНЕЗЁМОВ И ГЛИНОЗЁМОВ

Основу природных сыпучих минералов - глауконита, бентонита и цеолита - составляет кремнезём SiO2, глинозём Al2O3 и другие компоненты; глауконит содержит также K2O и MgO. Минералы обладают высокими сорбционными и ионообменными свойствами и являются мелиорантами пролонгированного действия. Из аморфного кремнезёма получают кремниевые удобрения.

Ключевые слова: природный минерал, мелиорант, глауконит, бентонит, цеолит, кремнезём, глинозём, сорбция, ионизация, почва, кремниевое удобрение.

Деградированные земли юга России нуждаются в нетрадиционной мелиорации для решения проблем реологии почв и их засухоустойчивости, восполнения гумуса и формирования приемлемых условий для почвенной биоты. Для этих целей целесообразно расширение области применения мелиорантов с повышенными сорбционными и ионообменными свойствами (в сочетании с известными агротехническими мелиорациями).
В последние годы возрастает интерес к особым пескам и глинам, которые специалисты характеризуют как агроруды [3]; мы их трактуем как природные сыпучие минералы-иониты [6, 8]. К таким минералам относятся, в частности, кварц-глауконитовые пески (глаукониты), бентонитовые глины (бентониты), цеолиты. Основу минералов-ионитов составляют кремнезёмы SiO2 (> 50 %) и глинозёмы Al2O3 (6-20 %). В минералах присутствуют также окись железа FeO и Fe2O3, калийное K2O и магниевое MgO удобрения и другие компоненты (табл. 1).

Таблица 1 - Химический состав и показатели минералов-ионитов

Минералы обладают высокими сорбционными (адсорбционными) свойствами - способны аккумулировать и удерживать влагу и воздух, т.е. парообразную влагу. Именно по этому показателю обоснованно относить названные минералы к природным мелиорантом. Минералы обладают и высокими ионообменными свойствами - среди обменных катионов (ионов) преобладают Ca2+ и Mg2+. Активность обменных катионов находится в диапазоне 40-80 мг-экв/100 г.

В каждом месторождении фиксируется свой состав минералов, даже в пределах одного месторождения возможно варьирование состава. Но закономерности, представленные в таблице, показывают, что в минералах-ионитах:
1) наибольшее количество окиси кальция CaO характерно для цеолитов, иногда встречается в глауконитах;
2) фосфорное удобрение P2O5 является принадлежностью отдельных месторождений глауконитов;
3) глауконитовые пески характеризуются как разновидности калие-магниевых удобрений, суммарное количество K2O и MgO может достигать 17 %;
4) во всех минералах стабильно высокое содержание кремнезёмов SiO2 и до некоторой степени глинозёмов Al2O3;
5) сумма обменных катионов в представленных минералах высокая.

Роль минералов-ионитов как почвоулучшителей повсеместно изучается; основополагающие исследования по этой тематике проводятся в Татарстане [3]. Однако при агротехнических исследованиях недостаточно внимания, на наш взгляд, уделяется таким проблемам, как сорбционное и ионизированное воздействия на почву, почвенную биоту и корневую систему растений; слабо изучается роль кремния Si, кремнезёма SiO2 и глинозёма Al2O3, которые широко распространены в природе. В минералах-ионитах присутствуют и биогенные микроэлементы, которые также нуждаются в изучении.

Сорбционные (адсорбционные) свойства природных минералов-мелиорантов обусловлены преобладающим количеством в них кремнезёмов SiO2. Косвенным подтверждением этого феномена являются особенности другого природного мелиоранта опока. Это относительно прочная, но пористая осадочная порода, на 97 % состоящая из микрозернистого аморфного кремнезёма, которая характеризуется огромными адсорбционными свойствами. Здесь уместно отметить, что основу кремниевых удобрений, применение которых возрастает, составляет именно аморфный кремнезём SiO2 [1].

В ряде работ, например в [1, 4, 5], подчёркивается, что кремнийсодержащие соединения способствуют повышению засухоустойчивости и укреплению иммунной системы зерновых культур (проверяли на примере ячменя). При дозах внесения аморфного диоксида кремния SiO2 до 1 т/га происходит укрепление молекул ДНК и устойчивость растений в агроценозе, достигается повышение урожайности сельхозкультур на 10-53 %, при этом плодородие почвы возрастает за счёт оптимизации фосфорного режима, повышения активности микроорганизмов, снижения токсичности тяжёлых металлов, блокирования пестицидов, улучшения физических свойств почв и т.п.

Кремнезёмы SiO2 и глинозёмы Al2O3 широко распространены в природе, их мелкие фракции (< 0,01 мм) - это основа глинистых пород различного генезиса, а более крупные фракции - это пески. Обе фракции в различных соотношениях присутствуют в агрорудах [3]. В своё время В.И. Вернадский подчёркивал особую роль Si и Al в почвах [2].

Месторождения в Волгоградской области, по прогнозам, содержат 41 млн м3 глауконитов (глауконитовых песков) [14]. Особенностью местных глауконитов является повышенное содержание фосфорного ангидрида P2O5 (в среднем 2,8 %), железосодержащих соединений FeO и Fe2O3 (до 14,5 %) и приемлемое количество K2O (5,8 %) и MgO (3,9 %); реакция водной вытяжки глауконита слабощелочная (pH = 8).

Ряд авторов отмечает, что глауконитовые калие-магниевые удобрения являются средством для мелиорации и рекультивации почвогрунтов, а также для нейтрализации почвенных пестицидов и тяжёлых металлов; их можно вносить отдельно или совместно с традиционными минеральными удобрениями. Глауконит, как мелиорант, аккумулирует влагу из атмосферы, снижает жёсткость почвенной влаги. Весьма важное свойство глауконита, как и других названных мелиорантов, - стимулирование действия минеральных удобрений.

Природные цеолиты характеризуются как почвоулучшители сорбционного типа; в [11] цеолиты представлены также как источник калия для растений. При высоком содержании SiO2 (до 63 %) цеолиты обладают хорошими ионообменными свойствами - наряду с Ca2+ и Mg2+ содержат и K+, причём количество K+ возрастает после внесения цеолита в почву.

С увеличением дисперсности цеолитов возрастает содержание активной минеральной фракции (с высокими ионообменными свойствами). Показано, что при дозе внесения 25-30 т/га достигается кардинальное снижение в почве тяжёлых металлов - решается важная экологическая проблема.

В отличие от глауконитов и цеолитов, бентонит - это тонкодисперсная (микропористая) глина, что придаёт ей способность поглощать большое количество воды и постепенно её отдавать. Опыты проводили при внесении в почву - под сахарную свеклу - отдельно бентонита и отдельно глауконита (в дозах до 15 т/га), а также бентонита и глауконита в тех же дозах + N90P90K90 [13].

Mаксимальный эффект достигается при совместном внесении природных минералов и минеральных удобрений.

Объектами наших исследований [9, 10] являются техногенные удобрения- мелиоранты с добавками глауконита, а также смеси глауконита, бентонита и цеолита. В качестве техногенного мелиоранта использовали глубоко переработанный (по ферментно-кавитационному методу) иловой осадок после биологической очистки хозяйственно- бытовых (канализационных) сточных вод. Предложено, в частности, удобрение-мелиорант на основе осадка (80-85 %), глауконита и бентонита (7,5-10 % каждого) [7].

Переработанный осадок содержит до 15 % структурированного органического вещества (гумуса), легко доступного корням растений и почвенной микрофлоре. В осадке присутствуют также доступные формы N, P, K и подвижная сера, но калия недостаточно в общем балансе. Некоторый дефицит калия восполняет глауконит. Предлагаемое удобрение-мелиорант обладает огромными сорбционными и ионообменными свойствами. Этот комплекс прошёл проверку на светло-каштановых почвах и в условиях острой засухи; и при наличии капельного орошения.

С учётом сорбционных свойств техногенного осадка и природных минералов- ионитов их внесение в почву целесообразно в виде мульчирующего слоя или с заделкой в приповерхностный слой на глубину до 10 см (посредством, например, тяжёлых дисковых борон). Дозы внесения осадка (или осадка с добавками природных мелиорантов) 5-20 т/га. Действие таких комплексов сохраняется на протяжении 3-х лет при условии, что за это время не будет производиться отвально-лемешная основная обработка почвы (с оборотом пласта).

Имеет перспективу использование природных мелиорантов в защищённом грунте (в теплицах), где ионизирующее излучение будет сохраняться продолжительное время. Комплексные удобрения-мелиоранты (с иловым осадком) целесообразно применять для возрождения деградированных земель в засушливых условиях, в том числе для выращивания технических культур, - для решения проблем влагосбережения и плодородия почв [8, 10].

Библиографический список

1. Бочарникова, Е.А. Кремниевые удобрения: история изучения, теория и практика применения [Текст]/ Е.А. Бочарникова, В.В. Ыатыченков, И.В. Ыатыченков // Агрохимия. - 2011. - №7. - С. 84-96.
2. Вернадский, В.И. Биогеохимическая роль Al и Si в почвах [Текст]/ В.И. Вернадский // Доклады АН СССР. - 1938. - Т.21. - №3. - С. 127-130.
3. Ишкаев, Т.Х. Агроэкологические аспекты комплексного использования местных сырьевых ресурсов и нетрадиционных агроруд в сельском хозяйстве [Текст]/ Т.Х. Ишкаев, Ш.А. Алиев, И.А. Яппаров. - Казань: Центр инновационных технологий, 2007. - 232 с.
4. Кремниевые удобрения как фактор повышения засухоустойчивости растений [Текст]/ В.В. Ыатыченков, А.А. Кособрюхов [и др.] // Агрохимия. - 2007. - №5. - С. 63-67.
5. Натыченков, В.В. Влияние кремниевых удобрений на растения и почву [Текст]/ В.В. Иатыченков, ЯМ. Аммосова, Е.А. Бочарникова // Агрохимия. - 2002. - №2. - С. 30-38.
6. Овчинников, А.С. Развитие учения об агротехнической мелиорации земель [Текст]/ А.С. Овчинников, В.И. Пындак // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2014. - №3. - С. 158-168.
7. Патент № 2529705 РФ, МПК C05D 11/00. Удобрение-мелиорант [Текст]/ В.И. Пындак, А.Е. Новиков. - Опубл. 2014. - Бюл. № 27.
8. Проблемы и перспективы выращивания технических культур в засушливых условиях Заволжья [Текст]/ В.П. Зволинский, В.И. Пындак, Н.В. Тютюма, А.Е. Новиков // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса. - 2014. - №4. - С. 176-179.
9. Пындак, В.И. Нетрадиционные удобрения и короткоротационные севообороты при возделывании картофеля и сои [Текст]// Аграрная наука. - 2013. - №12. - С. 18-19.
10. Пындак, В.И. Решение проблем отходов и плодородия деградированных земель (на примере Нижнего Поволжья) [Текст]/ В.И. Пындак, А.Е. Новиков, Ю.А. Степкина // Научное обозрение. - 2013. - №4. - С. 85-89.
11. Середина, В.П. Агроэкологические аспекты использования цеолитов как почво- улучшителей сорбционного типа и источника калия для растений [Текст]/ В.П. Середина // Известия Томского политехнического университета. - 2003. - Т.306. - №3. - С. 56-60.
12. Суюндукова, М.Б. Экологический потенциал природных цеолитов для детоксикации почв Зауралья [Текст]/ М.Б. Суюндукова, Г.Е. Исламгулова// Аграрная наука. - 2010. - №7. - С. 7-9.
13. Цыкалов, А.Н. Бентониты и глаукониты в свекловодстве ЦЧР [Текст]/ А.Н. Цыка- лов, Е.Ю. Бобрешов // Вестник Воронежского ГАУ. - 2013. - №3. - С. 41-44.
14. Яковлева, Е.А. Глауконит как потенциальное местное удобрение на Кубани [Текст]/ Е.А. Яковлева, А.Н. Бокалов // Научный журнал КубГАУ. - 2012. - №82 (08). - С. 622-631.
 

Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование № 2 (38), 2015

Категория: Сельское и приусадебное хозяйство | Добавил: x5443 (22.04.2016)
Просмотров: 170 | Теги: мелиорант, природный минерал | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
...




Copyright MyCorp © 2016