Influence of Diatomite, Zeolite and Bentonite Clay on Agrochemical Indicators Sod-Podzolic Soil and Yield Agricultural Crops

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In three-year microfield experiments on sod-podzolic light loam soil, the effect of reclamation doses (3, 6 and 12 t/ha) of siliceous rocks (diatomite, zeolite and bentonite clay) on the main agrochemical properties of the soil and crop productivity in the grain link of the crop rotation of winter wheat-spring barley-seed peas was studied. Among other positive effects, a significant effect of diatomite was found in reducing the concentration of exchangeable forms of aluminum in the soil (by 0.11 mg-eq/100 g), increasing the content of exchangeable forms of magnesium (by 0.33 mg-eq/100 g) and phosphates of soil solution (by 225%). Against the background of the influence of diatoms, barley gave the greatest increase in grain yield (by 38%) and straw (by 29%). The most significant effect of zeolite was revealed in a decrease in the actual, metabolic and hydrolytic acidity of the soil (a decrease of 1.11, 0.48 pH units and 0.33 mg-eq/100 g), as well as the concentration of exchange compounds of calcium (an increase of 17.7 mg-eq/100 g), magnesium (by 12.0 mg-eq/100 g) and potassium (by 46%). The introduction of zeolite rock contributed to the greatest increase in the yield of grain (by 32%) and straw (by 23%) of barley. The most significant influence of bentonite clay was established on the indicators of actual soil acidity (their decrease by 0.65 pH units), the content of exchangeable aluminum (decrease by 0.19 mg-eq /100 g) and phosphates of soil solution (increase by 175%). The introduction of clay contributed to the formation of the greatest increase in grain yield (by 33%) and straw (by 19%) of seed peas.

About the authors

A. V. Kozlov

Russian State Agrarian University–Moscow Timiryazev Agricultural Academy

Author for correspondence.
Email: a.kozlov@rgau-msha.ru
Russia, 127434, Moscow, Timiryazevskaya ul. 49

A. H. Kulikova

Stolypin Ulyanovsk State Agrarian University

Email: a.kozlov@rgau-msha.ru
Russia, 432017, Ulyanovsk, Novyi Venets bul. 1

I. P. Uromova

K. Minin Nizhny Novgorod State Pedagogical University

Email: a.kozlov@rgau-msha.ru
Russia, 603950, Nizhny Novgorod, ul. Ulyanova 1

References

  1. Кудеяров В.Н. Агрогеохимические циклы углерода и азота в современном земледелии России // Агрохимия. 2019. № 12. С. 3–15.
  2. Окорков В.В. К теории химической мелиорации кислых почв // Агрохимия. 2019. № 9. С. 3–17.
  3. Сычев В.Г., Шафран С.А., Виноградова С.Б. Плодородие почв России и пути его регулирования // Агрохимия. 2020. № 6. С. 3–13.
  4. Ушаков Р.Н., Левин В.И., Ручкина А.В., Головина Н.А. Некоторые параметры устойчивости агросерой почвы // Агрохимия. 2019. № 4. С. 11–22.
  5. Яковлев А.С., Макаров О.А., Евдокимова М.В., Огородников С.С. Деградация земель и проблемы устойчивого развития // Почвоведение. 2018. № 9. С. 1167–1174.
  6. Arshad M.A., Martin S. Identifying critical limits for soil indicators in agroecosystems // Agricult. Ecosyst. Environ. 2002. V. 88 (2). P. 153–160.
  7. Безручко Е.В., Федотова Л.С. Доступный для растений кремний – фактор устойчивого производство картофеля // Агрохимия. 2021. № 8. С. 70–81.
  8. Колесников М.П. Формы кремния в растениях // Усп. биол. химии. 2001. Т. 41. С. 301–322.
  9. Медведев С.С. Физиология растений. СПб.: БХВ–Петербург, 2015. 512 с.
  10. Панова Г.Г., Аникина Л.М., Канаш Е.В., Удалова О.Р., Шибанов Д.В. Кремнийсодержащие хелатные микроудобрения в повышении устойчивости растений к действию стрессовых факторов // Агрофизика. 2012. № 3 (7). С. 31–40.
  11. Самсонова Н.Е. Кремний в растительных и животных организмах // Агрохимия. 2019. № 1. С. 86–96.
  12. Сластя И.В., Ложникова В.Н., Кондратьева В.В., Ниловская Н.Т. Действие водного стресса и соединений кремния на содержание эндогенных фитогормонов и рост ярового ячменя // Агрохимия. 2013. № 8. С. 38–48.
  13. Ande B., Ande P., Bocharnikova E.A., Calvert D.V., Matichenkov V.V. Effect of Si-rich slag and lime on P leaching in sandy soil // J. Amer. Soc. Sugar Cane Technol. 2002. V. 22. P. 9–15.
  14. Бойцова Л.В. Изменение физико-химических свойств в профиле дерново-подзолистой почвы различного сельскохозяйственного использования // Агрофизика. 2015. № 2. С. 9–15.
  15. Иванов А.Л., Воробьев В.А., Иванова Ж.А. Современные деградационные процессы в хорошо окультуренных дерново-подзолистых почвах // Пробл. агрохим. и экол. 2015. № 3. С. 15–19.
  16. Минеев В.Г., Гомонова Н.Ф., Зенова Г.М., Скворцова И.Н. Влияние длительного применения средств химизации на агрохимические и микробиологические свойства дерново-подзолистой почвы // Агрохимия. 1998. № 5. С. 5–12.
  17. Яшин М.А., Авдеева Т.Н., Когут Б.М., Маркина Л.Г., Семенов В.М., Тарасов С.И., Фрид А.С. Агрогенная трансформация лабильных гумусовых веществ и структуры дерново-подзолистой супесчаной почвы // Агрохимия. 2015. № 9. С. 3–13.
  18. Артемьева З.С., Кириллова Н.П. Роль продуктов органо-минерального взаимодействия в структурообразовании и гумусообразовании основных типов почв центра Русской равнины // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2017. Вып. 90. С. 73–95.
  19. Гомонова Н.Ф. Эколого-агрохимические функции удобрений при их длительном применении (50 лет) в агроценозе на дерново-подзолистой почве: Дис. …д-ра биол. наук. М., 2010. 278 с.
  20. Матаруева И.А. Микробиологические закономерности формирования гумусных запасов дерново-подзолистых почв. Кострома: КГСХА, 2005. 190 с.
  21. Русакова И.В. Микробиологические и экофизиологические параметры дерново-подзолистой почвы при длительном применении соломы и минеральных удобрений, их связь с урожайностью // Сел.-хоз. биол. 2020. Т. 55. № 1. С. 153–162.
  22. Черников В.А., Кончиц В.А., Пупонин А.И. Влияние различных способов и приемов обработки суглинистой дерново-подзолистой почвы на структуру гуминовых кислот и эмиссию парниковых газов // Изв. ТСХА. 2016. № 1. С. 24–39.
  23. Baldock J.A., Skjemstad J.O. Role of the soil matrix and minerals in protecting natural organic materials against biological attack // Org. Geochem. 2000. V. 31 (7–8). P. 697–710.
  24. Иванов А.И. Некоторые закономерности изменения кислотно-основного состояния дерново-подзолистых легкосуглинистых почв при сельскохозяйственном использовании // Агрохимия. 2000. № 10. С. 28–33.
  25. Кирпичников Н.А., Бижан С.П. Влияние извести на физико-химические свойства дерново-подзолистой почвы и продуктивность полевого севооборота при систематическом применении азотных и калийных удобрений в длительном опыте // Агрохимия. 2019. № 8. С. 14–17.
  26. Кузьменко Н.Н. Влияние известкования на показатели плодородия дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы // Агрохимия. 2019. № 10. С. 35–38.
  27. Brahy V., Delvaux B. Cation exchange resin and test vermiculite to study soil processes in situ in a toposequence of luvisol and cambisol on loess // Europ. J. Soil Sci. 2001. V. 52 (3). P. 397–408.
  28. Ковалевская Н.П., Завьялова Н.Е., Шаравин Д.Ю., Васбиева М.Т. Особенности микробоценоза дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы при длительном применении минеральных и органических удобрений // Пробл. агрохим. и экол. 2018. № 2. С. 24–28.
  29. Кутузова Р.С., Сирота Л.Б., Орлова О.В., Во-робьев Н.И. Микробное сообщество и анализ почвенно-микробиологических процессов в дерново-подзолистой почве // Почвоведение. 2001. № 3. С. 320–332.
  30. Налиухин А.Н., Хамитова С.М., Глинушкин А.П., Авдеев Ю.М., Снетилова В.С., Лактионов Ю.В., Суров В.В., Силуянова О.В., Белозеров Д.А. Изменение метагенома прокариотного сообщества как показатель плодородия пахотных дерново-подзолистых почв при применении удобрений // Почвоведение. 2018. № 3. С. 331–337.
  31. Якушев В.П., Осипов А.И., Миннулин Р.М., Воскресенский С.В. К вопросу об известковании кислых почв в России // Агрофизика. 2013. № 2 (10). С. 18–22.
  32. Bowles T.M., Acosta-Martinez V., Calderon F., Jackson L.E. Soil enzyme activities, microbial communities, and carbon and nitrogen availability in organic agroecosystems across an intensively–managed agricultural landscape // Soil Biol. Biochem. 2014. V. 68 (1). P. 252–262.
  33. Бочарникова Е.А., Матыченков В.В., Матыченков И.В. Кремниевые удобрения и мелиоранты: история изучения, теория и практика применения // Агрохимия. 2011. № 7. С. 84–96.
  34. Куликова А.Х. Кремний и высококремнистые породы в системе удобрения сельскохозяйственных культур. Ульяновск: Ульянов. ГСХА им. П. А. Столыпина, 2013. 176 с.
  35. Самсонова Н.Е. Кремний в почвах и растениях // Агрохимия. 2005. № 6. С. 76–86.
  36. Biel K.Y., Matichenkov V.V., Fomina I.R. Protective role of silicon in living systems // Function. Foods Chronic Diseases. Richardson, 2008. V. 3. P. 208–231.
  37. Cornelis J.T., Delvaux B., Georg R.B., Lucas Y., Ranger J., Opfergelt S. Tracing the origin of dissolved silicon transferred from various soil–plant systems towards rivers: a review // Biogeosciences. 2011. V. 8 (1). P. 89–112.
  38. Агафонов Е.В., Хованский М.В. Влияние бентонита на повышение плодородия чернозема обыкновенного // Почвоведение. 2014. № 5. С. 597–601.
  39. Белоусов В.С., Тараненко В.В., Дядюченко Л.В. Пролонгирующее влияние цеолитсодержащих пород Краснодарского края на азотные удобрения // Агрохимия. 2019. № 2. С. 37–42.
  40. Бочарникова Е.А., Матыченков В.В., Погорелов А.Г. Сравнительная характеристика некоторых кремниевых удобрений // Агрохимия. 2011. № 11. С. 25–30.
  41. Дан-Дан З., Пенг-Бо З., Бочарникова Е.А., Матыченков В.В., Хомяков Д.М., Пахненко Е.П. Оценка объемов связывания углерода корнями риса под влиянием кремниевых удобрений // Вестн. МГУ. Сер. 17. Почвоведение. 2019. № 3. С. 17–22.
  42. Матыченков В.В., Кособрюхов А.А., Бочарникова Е.А. Урожайность кукурузы и содержание хлорофилла в растениях при внесении в почву кремниевых удобрений // Агрохимия. 2013. № 5. С. 25–30.
  43. Матыченков И.В., Хомяков Д.М., Пахненко Е.П., Бочарникова Е.А., Матыченков В.В. Подвижные кремниевые соединения в системе почва–растение и методы их определения // Вестн. МГУ. Сер. 17. Почвоведение. 2016. № 3. С. 37–46.
  44. Капранов В.Н. Эффективность кремнийсодержащего вещества диатомита на дерново-подзолистой почве // Пробл. агрохим. и экол. 2010. № 2. С. 10–14.
  45. Куликова А.Х. Влияние высококремнистых пород как удобрений сельскохозяйственных культур на урожайность и качество продукции // Агрохимия. 2010. № 7. С. 18–25.
  46. Лобода Б.П., Багдасаров В.Р., Фицуро Д.Д. Влияние удобрения на основе цеолитсодержащих трепелов Хотынецкого месторождения на урожайность и качество картофеля // Агрохимия. 2014. № 3. С. 28–35.
  47. Пашкевич Е.Б., Кирюшин Е.П. Роль кремния в питании растений и в защите сельскохозяйственных культур от фитопатогенов // Пробл. агрохим. и экол. 2008. № 2. С. 52–57.
  48. Chimney M.J., Yongshan W., Matichenkov V.V., Calvert D.V. Minimizing phosphorus release from newly flooded organic soils amended with calcium silicate slag: a pilot study // Wetland. Ecol. Manag. 2007. V. 15 (5). P. 385–390.
  49. Epstein E. Silicon: its manifold roles in plants // Ann. Appl. Biol. 2009. V. 155. P. 155–160.
  50. Matichenkov V.V., Wei X., Liu D., Bocharnikova E.A. Theory, practice and prospection of Si fertilizer // Agricult. Sci. Technol. 2013. V. 14 (3). P. 498–502.
  51. Чао Л., Кси Б., Бочарникова Е.А., Матыченков В.В., Хомяков Д.М., Пахненко Е.П. Влияние недостатка увлажнения и повышенного содержания соли на кремниевое состояние почв европейской части России и центрального Китая // Вестн. МГУ. Сер. 17. Почвоведение. 2018. № 3. С. 16–22.
  52. Васильева Н.Г. Оценка эффективности трепела как почвенного мелиоранта // Пробл. агрохим. и экол. 2017. № 3. С. 24–30.
  53. Cama J., Metz V., Ganor J. The effect of pH and temperature on kaolinite dissolution rate under acidic conditions // Geochim. Cosmochim. Acta. 2002. V. 66 (22). P. 3913–3926.
  54. Metz V., Amram K., Ganor J. Stoichiometry of smectite dissolution reaction // Geochim. Cosmochim. Acta. 2005. V. 69 (7). P. 1755–1772.
  55. Шабина И.С., Вилков В.С., Кузнецова Л.П. Характеристики основных сортов сельскохозяйственных культур, рекомендованных для возделывания в Волго-Вятском регионе. Н. Новгород: НГСХА, ООО “Юнион Принт”, 2010. 150 с.
  56. Пискунов А.С. Методы агрохимических исследований. М.: КолосС, 2004. 312 с.
  57. Полякова Н.В., Володина Е.Н., Платонычева Ю.Н. Рабочая классификация почв Нижегородской области. Н. Новгород: НГСХА, 2017. 64 с.
  58. Шишов Л.Л., Тонконогов В.Д., Лебедева И.И., Герасимова М.И. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
  59. Кусова Н.В., Степанова Л.П. Кипящие камни (цеолиты). Орел: ОрелГАУ, 2005. 18 с.
  60. Мосталыгина Л.В., Елизарова С.Н., Костин А.В. Бентонитовые глины Зауралья: экология и здоровье человека. Курган: Изд-во Курган. гос. ун-та, 2010. 148 с.
  61. Мамонтов В.Г., Гладков А.А. Практикум по химии почв. М.: ФОРУМ, ИНФРА-М, 2015. 272 с.
  62. Практикум по агрохимии / Под ред. В.Г. Минеева. М.: Изд-во МГУ, 2001. 689 с.
  63. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: Альянс, 2011. 352 с.
  64. Мартиросян Г.Г., Манукян А.Г., Овсепян Э.Б., Костанян К.А. Исследование адсорбционно-структурных свойств природных и обработанных диатомитов // Журн. приклад. хим. 2003. Т. 76. Вып. 4. С. 551–555.
  65. Махкамова Д.Н., Содикова Ш.А., Усмонова З.Т. Бентонитовая глина, ее физико-химическая характеристика и применение в народном хозяйстве // Universum: Техн. науки. 2019. № 6 (63). С. 95–98.
  66. Пономарева О.А., Тимошин С.Е., Князева Е.Е., Ордомский В.В., Ющенко В.В., Куликов Н.С., Зайковский В.И., Иванова И.И. Физико-химические и каталитические свойства цеолитных материалов с комбинированной микро-мезопористой структурой // Журн. физ. химии. 2011. Т. 85. № 12. С. 2253–2259.
  67. Брек Д. Цеолитные молекулярные сита. М.: Мир, 1976. 781 с.
  68. Кольцова Т.Н. Анализ структур цеолитов с общей формулой CaAl2Si4O12×nH2O // Неорг. мат-лы. 2007. Т. 43. № 2. С. 218–226.
  69. Рабо Дж. Химия цеолитов и катализ на цеолитах. М.: Мир, 1980. Т. 1. 502 с.
  70. Гладкова К.Ф. Роль кремния в фосфатном питании растений // Агрохимия. 1982. № 3. С. 133–140.
  71. Елешев Р.Е., Иванов А.Л., Садвакасов С.К. Изучение влияния совместного внесения фосфорных и кремнийсодержащих удобрений на фосфатный режим основных типов почв Казахстана. Сообщ. 1. Исследование влияния различных форм кремнийсодержащих удобрений // Агрохимия. 1990. № 10. С. 35–42.
  72. Иванов А.Л. Изучение влияния совместного внесения фосфорных и кремнийсодержащих удобрений на фосфатный режим основных типов почв Казахстана. Сообщ. 3. Влияние кремния на сорбционную способность коллоидных фракций почв в отношении фосфатов // Агрохимия. 1992. № 5. С. 25–30.
  73. Лякина О.А. Использование фосфатов пониженной растворимости и соединений кремния при выращивании сельскохозяйственных культур в условиях дерново-подзолистых почв: Дис. … канд. с.-х. наук. М., 2012. 161 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 The Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».