Физико-химические основы получения лантансодержащих микроудобрений по сорбционной технологии и оценка их влияния на биологическую активность почвы, урожай и качество гороха и овощных культур

• Автор: Митыпов, Баир Баторович
• Шифр специальности: 06.01.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Улан-Удэ
• Количество страниц: 127 с. : ил.

ГЛАВА 1. НЕТРАДИЦИОНЫЕ УДОБРЕНИЯ
1.1. Редкоземельные элементы
1.2. Удобрения на цеолитовой основе
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2Л. Методика сорбционных исследований
2.2. Методика агрохимических исследований
2.3. Цеолитсодержащие туфы Мухор-Талинского и Холинского месторождений природных цеолитов
2.4. Физико-химические свойства сульфата и нитрата лантана
2.5. Характеристика каштановой почвы опытного участка
2.6. Биологические особенности и сорта культур
ГЛАВА 3. РАВНОВЕСНЫЕ И КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ СОРБЦИИ ЛАНТАНА ПРИРОДНЫМИ ЦЕОЛИТАМИ
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ЛАНТАНСОДЕРЖАЩЕГО МИКРОУДОБРЕНИЯ
НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ КАШТАНОВОЙ
ПОЧВЫ
4.1. Численность и состав микроорганизмов
4.2. Ферментативная активность
4.3. Целлюлозолитическая активность
4.4. Протеолитическая активность
4.5. Динамика минеральных форм азота
ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ЛАНТАНСОДЕРЖАЩЕГО МИКРОУДОБРЕНИЯ НА УРОЖАЙНОСТЬ
И КАЧЕСТВО ГОРОХА И ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР
5.1. Продуктивность гороха, редиса и салата
5.2. Элементный и качественный состав гороха, редиса и салата
Выводы
Список литературы
Актуальность. Повышение экологической устойчивости и биологической продуктивности агроценозов в жестких природно-климатических условиях невозможно без применения удобрений как фактора регулирования продукционного процесса. Удобрения должны обладать высокой биологической активностью и доступностью для растений, содержать комплекс элементов биофилов, обеспечивать сбалансированность процессов в системе почва - растение, сохраняя плодородие почв и повышая урожайность культур.
В настоящее время, на фоне дефицита и дороговизны промышленных туков, сельхозпроизводители не могут позволить себе широко использовать минеральные удобрения. Решение данной проблемы возможно за счет разработки современных технологий получения и применения удобрений нового поколения на основе местного природного и техногенного сырья (Абашеева и др., 2002).
Значительная роль в повышении плодородия почв и продуктивости, устойчивости культур к стрессам в условиях экстремального климата, принадлежит микроэлементам, выполняющим важные функции в процессах жизнедеятельности растений и почвенной микрофлоры. Наряду с традиционными биофильными микроэлементами, перспективным является применение в качестве микроудобрений редкоземельных элементов (РЗЭ) -лантана, неодима и самария, обладающих эффективным действием в системе почва - растение (Солодов, 1999; Абашеева и др., 2004; Кожевникова и др., 2005).
Однако, внесение микроэлементов в почву в форме минеральных соединений нередко сопровождается их вымыванием по почвенному профилю при обильном увлажнении на легких супесчаных почвах, обедненных гумусом, а также образованием ими труднодоступных растениям соединений, например с карбонатами в каштановых почвах, что приводит к
существенному снижению эффективности микроудобрений (Абашеева и др., 2002).
Для устранения неблагоприятных моментов, возникающих при внесении микроудобрений, одним из рациональных направлений является применение сорбционной технологии, которая в качестве носителя микроэлементов предполагает использование цеолитов (Федюшкин, 1989). В этом плане перспективным является использование цеолитовых туфов Мухор-Талинского и Холинского месторождений, имеющих значительные запасы качественной цеолитсодержащей породы с необходимыми сорбционными свойствами. Мухор-Талинское месторождение имеет прямой выход на Транссибирскую железнодорожную магистраль и частично эксплуатируется, однако морденитовый туф добывается совместно с перлитом и в настоящее время идет в отвалы, загрязняя тем самым окружающий природный ландшафт.
В литературе практически отсутствуют данные об ионообменных свойствах природных цеолитов по отношению к РЗЭ. Следовательно, актуальным для определения параметров насыщения сорбента при получении микроудобрений с заданными дозами микроэлемента, является исследование сорбционных процессов.
Микроудобрение на основе природного цеолита и лантана представляет теоретический и практический интерес при применении его в разных климатических условиях, в частности в Забайкалье, и определении влияния на биологическую активность почв, на урожайность и качественный состав культур.
Цель исследований - разработать физико-химические основы получения лантансодержащего микроудобрения и провести оценку его эффективности.
Задачи исследований:
1. Установить равновесные и кинетические параметры сорбции лантана из водных растворов его солей природными цеолитами.
С увеличением концентрации катионов лантана в обменном растворе кривые равновесия проходят через максимум, дальнейшее концентрирование раствора приводит к снижению сорбции. Максимальная обменная емкость по лантану (О) на морденитсодержащем туфе достигает 0,085 мг-экв/г при сорбции из раствора сульфата и 0,13 мг-экв/г при собции из раствора нитрата. Клиноптилолитсодержащий туф при использовании раствора сульфата лантана имеет максимум обменной емкости равный 0,125 мг-экв/г. По данным анализа, для достижения наибольшего количества сорбированного лантана, необходимо использование обменных растворов с концентрацией лантана в пределах 0,01-0,05 мг-экв/мл.
Наличие точки перегиба на кривой равновесия можно объяснить с позиций склонности лантаноидов к комплексообразованию. Известно, что в водных растворах катионы РЗЭ находятся в виде аквакомплексов [Ln(H20)n]3+ либо [Ln(H20)n0H]2+, где п=5-8 (Комиссарова, 1986), поэтому скорость обмена будет определяться отщеплением гидратной оболочки. Повышение концентрации раствора приводит к упрочнению комплексов РЗЭ, что обусловливает понижение сорбции вследствие увеличения энергии отщепления гидратной оболочки.
Кроме того, обращение селективности может быть связано с концентрационно-валентным эффектом, который имеет место при обмене разнозарядных катионов и заключается в сдвиге обменного равновесия в сторону уменьшения сорбции иона с высоким зарядом при концентрировании раствора (Кокотов и др., 1986). Реакция системы на разбавление-концентрирование соответствует принципу JIe-Шателье: при разбавлении внешнего раствора в него из ионита выделяется большее число ионов меньшего заряда, чем извлекается из него ионов большего заряда, т.е. система препятствует разбавлению. Таким образом, изменение общей концентрации внешнего раствора может привести к изменению знака кривизны изотермы: к ее переходу от выпуклой к вогнутой и наоборот