close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

6004.ФОСФАТНО-КАЛИЙНЫЙ РЕЖИМ И МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ РАЗНОГО УРОВНЯ ОКУЛЬТУРЕННОСТИ

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На правах рукописи
БАТУРА ИННА НИКОЛАЕВНА
ФОСФАТНО-КАЛИЙНЫЙ РЕЖИМ И МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ
СОСТАВ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ РАЗНОГО УРОВНЯ
ОКУЛЬТУРЕННОСТИ
Специальность 06.01.04 — агрохимия
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Москва-2006
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа выполнена на кафедре агрономической и биологической химии
факультета почвоведения, агрохимии и экологии Российского государственного аграрного университета — МСХА имени К А Тимирязева
Научный руководитель — доктор биологических наук, профессор
В И. КОБЗАРЕНКО
Официальные оппоненты - доктор биологических наук
А Н АРИСТАРХОВ,
— доктор биологический наук, профессор
В И. САВИЧ
Ведущее учреждение - Почвенный институт им В В. Докучаева
Защита состоится 21 июня 2006 г в 15 час 00 мин на заседании диссертационного совета Д 220 043 02 в РГАУ-МСХА имени К.А Тимирязева
(127550, Москва, И-550, ул Тимирязевская, 49)
С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке
РГАУ-МСХА имени К А Тимирязева.
Автореферат разослан 19 мая 2006 г
Ученый секретарь
диссертационного совета,
кандидат биологических наук,
ст. н сотрудник
ч /
В В Говорина
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Актуальность темы. В современных экономических условиях, когда
резко сократилось применение удобрений, почвенные ресурсы фосфора и калия
играют решающую роль в снабжении растений этими элементами. Поэтому
изучение фосфатного и калийного режимов почв разного уровня окультуренности, доступности растениям остаточных форм этих элементов, их трансформации в почвах имеет важное теоретическое и практическое значение.
Наиболее активным компонентом минеральной части почв, контролирующим их свойства и плодородие, являются глинистые минералы. К настоящему времени установлены основные закономерности преобразования минеральной тонкодисперсной части при почвообразовании. Однако взаимосвязи
минералогического состава илистой фракции и изменениям в кристаллохимическом строении глинистых минералов и смешаннослойных образований, происходящим при разном сельскохозяйственном использовании почв до сих пор
уделяется мало внимания.
В этой связи представлялось весьма актуальным проведение сопряженных исследований фосфатно-калийного режима и минералогического состава
дерново-подзолистых почв разного уровня окультуренности.
Цель работы — изучить особенности фосфатного и калийного режимов
дерново-подзолистых легко- и среднесуглинистых почв разной степени окультуренности и удобренности, а также их минералогический состав.
Задачи исследования
1. Изучить групповой состав фосфатов дерново-подзолистых легко- и среднесуглинистых почв разной степени окультуренности и удобренности.
2. Дать оценку калийного режима изучаемых почв
3. Оценить потенциальные возможности исследуемых почв в снабжении растений фосфором и калием.
4. Изучить минералогический состав и свойства илистой фракции исследуемых
почв.
РГАУ-МСХА"
" е н и К - А . Тимирязева
В имени Ч.И. Железнова
н а к й литер а Т у р ы
и
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Научная новизна Установлено, что дерново-подзолистые легко- и среднесуглинистые почвы обладают большими потенциальными резервами в снабжении растений фосфором и калием При интенсивном использовании растениями этих элементов на слабо- и среднеокультуренных почвах заметных изменений в содержании подвижных форм фосфора и калия в почве не наблюдается В то же время отмечается снижение содержания фосфатов и калия других,
менее растворимых форм этих элементов, что свидетельствует о расходовании
потенциальных резервов почвенного плодородия
Выявлено, что внесение минеральных удобрений в средних дозах (NPK
по 60 кг/га) существенно не влияло на минералогический состав пахотных и
подпахотных слоев дерново-подзолистых песчано-крупнопылеватых легкосуглинистых почв При более высоких дозах удобрений (NPK по 90-120 кг/га) в
пределах иссчедуемого профиля фиксируется разрушение слоистых силикатов
(в первую очередь смешанностойных образований) и вынос продуктов разрушения за пределы пахотного слоя По мере увеличения окультуренности дерново-подзолистой среднесупинистой почвы отмечается возрастание содержания
смектитового компонента, а также увеличение доли высокодисперсного кварца
в илистой фракции
Практическая значимость Результаты работы могут быть использованы
для оценки эффективных и потенциальных ресурсов фосфора и калия легко- и
среднесуглинистых дерново-подзолистых почв, а также прогнозирования изменений минералогического состава этих почв в процессе окультуривания
Апробаиия работы Основные результаты работы были представлены для
обсуждения и обсуждены на конференциях молодых ученых во Всероссийском
научно-исследовательском институте удобрений и агропочвоведения имени
Д Н Прянишникова (Москва,1998,1999,2003,2004), на научных конференциях
РГАУ-МСХА имени К А Тимирязева (2004, 2005), на III съезде Докучаевского общества почвоведов (Суздаль, 2000)
Шбпикации По материалам диссертации опубликовано 5 работ
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
. Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, результатов и их обсуждения, выводов, списка литературы.
Часть аналитических работ была выполнена в Лаборатории минералогии
и микроморфологии почв Почвенного института им. В.В. Докучаева под руководством д-ра с.-х. наук, профессора Н.П. Чижиковой, которой автор выражает
глубокую признательность.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
В главе 1 представлен обзор отечественной и зарубежной литературы по
трем основным аспектам, связанным с тематикой исследований.
1. Формы калия в почве, определяющие её калийный режим. Закономерности изменений калийного режима дерново-подзолистых почв под влиянием
удобрений.
2. Формы фосфора в почве. Фосфатный режим дерново-подзолистых почв и
эффективность действия и последействия фосфорных удобрений.
3. Анализ основных процессов формирования глинистых минералов. Современные представления о влиянии окультуривания на изменение минералогического состава тонкодисперсных фракций дерново-подзолистых, в частности под воздействием различных доз минеральных удобрений.
Глава 2. Изучение ресурсов фосфора, калия и минералогического состава дерново-подзолистой песчано-крупнопылеватой легкосуглинистой
почвы при различных уровнях минерального питания в условиях стационарного опыта.
Объектом исследования стали образцы с делянок различных вариантов
многолетнего полевого опыта, заложенного в 1972 году на территории Агробиологической станции МГУ им. М.В. Ломоносова "Чашниково" (Солнечногорский район, Московская область). В полевом опыте изучались ресурсы фосфора и калия дерново-подзолистой песчано-крупнопылеватой легкосуглини-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
стой почвы и возможности их рациональной мобилизации при разных уровнях
применения удобрений На делянках этого опыта в 1992 году нами были отобраны почвенные образцы из пахотных и подпахотных слоев почвы (0-20, 2040и 40-60 см) Агрохимические свойства исследуемой почвы приведены в табчице 1.
Название
почвы
i
/ Агрохимическая характеристика почвы
Подвижные
Нг
S
по Кирсанову,
мг/кг
1 _
мгэкв/1 ООг
К2О
Р:О 5
почвы
1
С - i.
Дерновоподзолистая
легкосуглинистая
I умус, %
2
Валовой
Р2О5
К2О
мг/ЮОг
0-20 | 6,1
2,74
1,7
12,7
98
65
200
2080
20-40 | 4,6
2,12
2,9
4,8
71
71
80
2240
40-60 , 4.0
0,4
5,1
9,3
30
120
100
2260
В отобранных почвенных образцах были определены формы калия по
Пчелкину и Гедройцу, групповой состав фосфатов по, Гинзбург-Лебедевой, а
также состав глинистых минералов Полученные данные были сопоставлены с
балансом фосфора и калия в опыте за двадцать лет и динамикой содержания
этих элементов в почве за этот период
Влияние различных доз удобрений на изменения содержания форм калия
в почве
В таблицах 2 и 3 показаны баланс калия в опыте за двадцать лет и динамика содержания в почве его подвижных форм (по Кирсанову) На контрольном варианте (без удобрений) существенных изменений в содержании подвижного калия в почве за двадцать лет не произошло Здесь растения использовали
704 кг/га калия почвы, что составило в среднем 35 кг/га в год
При содержании в почве перед закладкой опыта 6,5 мг/ЮОг подвижного
калия, запас его в слое 0-20 см составляет 195 кг/га, то есть вынос К^О растениями за двадцать лет более чем в три раза превысил исходное содержание
подвижного калия в пахотном слое почве Это свидетельствует о значительных
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
потенциальных резервах дерново-подзолистых песчано-крупнопылеватых легкосуглинистых почв в снабжении растений калием.
2. Баланс калия за 20 лет по вариантам опыта
Внесено с Вынос
с
Баланс, + - В среднем
Варианты удобрения урожаем,
в год
кг/га
кг/га
ми, кг/га
Контроль
704
-704
-35,2
-24
1200
1224(102)
-1,2
NeoPeoKw
-29
1200
1229 (102)
-1,5
N60P20K60
400
NeoPeoKa»
853(214)
-453
-22,6
1800
1556 (86)
+244
+12,2
N90P90K90
2400
1944 (81)
+456
+22,8
N120P120K120
Примечание: в скобках указан процент использования калия от внесенного J удобрениями.
При внесении доз калия, не превышающих 90 кг/га, баланс калия сводился с дефицитом, однако содержание подвижного калия в почве, в силу динамического равновесия между отдельными его формами, сохраняется практически
на исходном уровне. Положительный баланс калия в опыте наблюдался только
в вариантах с высокими дозами удобрений: ЫэоРмКади N120P120K120.
3. Динамика содержания KjO (no Кирсанову) в почве
в зависимости от уровня применения удобрений, (мг/100г почвы)
Варианты/годы
1980
1984
1988
1992
1972
1976
В слое 0-20см
6,0
6,5
6,8
Контроль
6,0
6,3
6,0
6,3
7,4
7,5
ИбоРвоКбо
7,2
8,3
8,0
7,4
7,0
6,9
6,7
7,1
8,6
NeoP2oK«O
NwPwKzo
6,1
6,9
6,0
5,8
5,3
63
8,3
8,0
8,8
8,7
5,9
9,0
N90P90K.90
8,5
8,2
10,2
11,0
12,5
14,6
N120P120K120
В слое 20-40см
Контроль
6,4
5,7
5,3
5,2
7,0
6,3
7,5
6,3
7,0
7,0
5,8
6,4
NeoPeoKeo
9,3
5,4
Ni2oPl2(>K|2O
8,6 '
5,2
•
.
.
-
.
.
•
•
•
.
На варианте N90P90K90 количество подвижного калия в почве за двадцать
лет увеличилось на 2,8 мг/ЮОг и, на варианте NnoPnoKm, соответственно на
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6,1 мг/ЮОг, то есть для повышения содержания обменного калия на 1мг/ 100 г
дерново-подзолистой песчано-крупнопылеватой легкосупинистой почвы с исходным содержанием 6,5 мг /ЮОг почвы затрачивалось по этим вариантам соответственно 87 кг и 74,8 кг калия удобрений на 1га
В таблице 4 показано содержание различных форм калия по вариантам
опыта подвижного калия по Кирсанову, необменногидролизуемого калия, по
Пчеткину (характеризующего ближний резерв), и кислоторастворимого калия
по Гедройцу (характеризующего потенциальный резерв этого элемента)
4 Формы калия при различных уровнях применения удобрений,
(мг/ЮОг почвы)
варианты
КислотаВсего
НеобменноПодвижный
растворимый
в слое
гидролизуемый
глубина, см
0-20
Контроль
N6oP6oK20
NeoPuoK^o
N90P90K.90
Nl2 0 P|2oK|20
6,4
5,3
8,0
8,7
14.6
20-40 | 40-60
5.2
6,0
6,1
6,7
8.9
6,0
6,5
6,7
0-20
20-40
40-60
0-20 , 20-40
40-60
24,3
23,1
26,8
27,2
36.5
23,9
37,2
37,6
39,3 | 117,0
23,6
24,0
27.1
36,4
36,7
36,0
40,7
37,0
38,4
39,0
46 0
0-60
39,4
40,5
40,8
49,7 | 127,5
48,9
128,4
50,2 1 137.0
Содержание подвижного калия, как указывалось выше, заметно повысилось только при внесении высоких доз удобрений (Кед -Кш) Таким образом,
эти дозы при их длительном применении на почвах легкого механического состава, отличающихся слабой адсорбирующей способностью по отношению к
катионам почвенного раствора, приводят к повышению подвижных форм катая
Содержание необменногидролизуемого калия в пахотном стае почти на
всех вариантах опыта одинаково, и только на вариантах Кэд и К120 наблюдается
некоторое увеличение этой формы калия Обусловлено это, по-видимому, переходом части калия (при повышении его содержания в почве) в фиксированное
состояние
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Исследование показывает: содержание кислоторастворимого калия в слое
0-20 см на удобренных вариантах возрастает до 46 мг/ЮОг только на варианте
N)2oPi2oKi2o- Отмечается увеличение этой формы калия в слое 20-40см и, особенно в слое 40-60 см.
Суммарное содержание всех трех форм калия на контрольном варианте в
слое 0-60 см по сравнению с вариантом N6OP6oK#) (где баланс калия приблизился к нулевому) было на 10,0 мг/100г почвы ниже, то есть, постоянный вынос
калия растениями привел к заметному обеднению на контрольном варианте
всего слоя почвы 0-60 см потенциально усвояемыми формами калия. Однако
обеднение калием слоя 0-60 см было, тем не менее, неадекватно суммарному
выносу КгО растениями (704 кг/га) за двадцать лет. По-видимому, в процесс
мобилизации калийных ресурсов почвы в некоторой мере вовлечены и легко
выветриваемые группы калийсодержащих минералов илистых и пылеватых
фракций.
Влияние внесения удобрений на изменения содержания различных групп
минеральных фосфатов в почве.
В таблице 5 показан баланс фосфора в опыте за двадцать лет, а в таблице
6 динамика содержания подвижного фосфора в почве по вариантам опыта.
5. Баланс фосфора за 20 лет по вариантам опыта
Варианты
Внесено с
удобрениями,
кг/га
Контроль
ИбоРвоКбо
NeoPzoKw
N6oP«>K2o
N90P90K90
Nl2oPl2(>Kl20
1200
400
1200
1800
2400
Вынос с
урожаем,
кг/га
455
622 (52)
605 (151)
568 (47)
693 (39)
796 (33)
Баланс,+ кг/га
-455
+576
-205
+632
+1107
+1632
В среднем
в год
-22,7
+28,9
-10,2
+31,6
+58,5
+81,3
Примечание: в скобках указан процент фосфора от внесенного с удобрениями.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На контрольном варианте и по варианту с минимальной дозой фосфорного удобрения (Pjo). содержание подвижного фосфора в почве за двадцать лет
практически не изменилось Полученные данные свидетельствуют о том, что
исследуемая почва обладает большими потенциальными возможностями в
снабжении растений фосфором и способностью поддерживать определенный
уровень содержания подвижных фосфатов в течение длительного периода времени.
На вариантах с дозами фосфора NeoPeoK*), N<)oP<»K.w, N120P120K120 наблюдается заметное увеличение содержание подвижного фосфора в почве что
вполне согласуется со значительным положительным балансом этого элемента
по указанным вариантам
б Динамика содержания Р;О; (по Кирсанову) в почве в зависимости от
уровня применения удобрений (мг/ЮОг)
1984
1972
1976
1980
1988
1992
Варианты/годы
В стае 0-20см
4,8
Контроль
10,4
10.4
9,5
10,5
10,6
NsaPboK*,
10,3
13,3
15,0
15,1
13,8
16,6
9,8
11,9
11,2
11,1
12,4
11,2
МбоРгоКбо
9,6
13,4
15,0
15,9
15,8
15,2
NwPsoKao
10,8
16,0
18,7
19,6
20,6
22,7
N90P90K90
N)2oP|2oKt2o
10.4
16.4
22,0
18.9
22.3
26 0
В счое 20-40см
8,4
9,5
7,2
9,2
7,1
8,4
Контроль
6,0
9,0
7,6
10,7
NeoP2oK«j
14.8
19,8
10.7
10,0
N120P120K120
Количество остаточного фосфора значитечьно выше, чем количество остаточного калия. Это можно объяснить тем, что при одинаковом соотношении
фосфора и калия в удобрении потребление калия растениями в 2,0-2,6 раза выше, чем потребление фосфора
Так в варианте NPK по 90 и 120 кг д в /га содержание подвижного фосфора в почве возросло до 22,7 и 26,0 мг/ЮОг соответственно
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
С повышением уровня фосфорного питания наблюдается увеличение общего количества минеральных фосфатов и их отдельных фракций. Накопление
фосфатов происходит за счет всех форм фосфатов, извлекаемых по методу
Гинзбург-Лебедевой, однако, на вариантах с различными дозами минеральных
удобрений прослеживаются некоторые закономерности.
На контрольном варианте при содержании 10,6 мг/100г почвы (по Кирсанову) количество фосфатов полуторных окислов в пахотном горизонте не превышает содержание фосфатов кальция (соотношение фосфатов кальция и полуторных окислов составляло 0,98).
7. Фракционный состав минеральных фосфатов в конце опыта
, мг/ЮОг)
фракции
и
А1-Р
Fe-P
б
Сумма
фракций
Валовой
фосфор
1
Са-Р,
§
Контроль
8,9
14,1
12,3
24,7
13,2
71,1
184
36Д
37,0
0,98
ИбоРвоКбо
12,6
16,5
25,0
30,2
14,8
99,1
209
40,9
55,2
0,74
N90P90K90
17,2
18,4
26,0
31,4
18,2
111,2
218
50,8
56,6
0,90
Nl2oPl2()Kl20
21,2
19,4
26,8
32,2
21,4
121,0
232
59,0
59,0
1,00
варианты
S 1
—1
Ь
&
и
При средних дозах минеральных удобрений (Рво), накопление минеральных фосфатов происходило в первую очередь за счет фосфатов алюминия (49%
от общего увеличения минеральных фосфатов).
При более высоком уровне насыщения (до 26 мг/100 г почвы на варианте
N120P120K120) в связи с использованием высоких доз удобрений (Рад-Рио) наблюдается увеличение содержания минеральных фосфатов во всех фракциях. Значительно больше фосфора накапливается во фракции Ca-Pi. Следовательно, насыщение почвы фосфором при внесении высоких доз фосфорных удобрений
происходит в первую очередь за счет повышения доли его фракций более доступных для растений.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Фосфат-ионы в почве поглощаются глинистыми, неглинистыми минералами, а также полуторными окислами Величина поглощения зависит от их степени дисперсности и химического состава Относительная прочность связи зависит от их дисперсности и величины внешней поверхности частиц чем больше поверхность частицы, тем медленнее экстрагируется Р2О5 (Горбунов, 1978)
Механизм поглощения фосфора различный Фосфат-ионы связываются преимущественно расположенными на поверхности минералов алюминием, железом, кальцием Эта связь может происходить как без вытеснения катионов в
раствор, так и с вытеснением Полагаем, что применение невысоких доз минеральных удобрений в пахотном слое вызывает связывание фосфатов аморфными соединениями железа и алюминия, образующимися в результате трансформации кристаллической решетки
При повышенных и высоких дозах минеральный удобрений в пахотном
слое подобного связывания не происходит, так как материал верхнего горизонта — хорошо окристаллизованные минералы с упорядоченными структурами —
результат растворения наименее совершенных кристаллитов
Минералогический состав илистой фракции иссчедуемых почв
Минералогический состав илистого материала исследуемых почв является, в основном унастедованным, вместе с тем, в нем обнаружены изменения,
которые могут быть отнесены к антропогенным
Данные таблицы 8 дают представление о количественных соотношениях
глинистых материалов, содержащихся во фракции менее 1 мкм почвы
Характер распределения отдельных групп глинистых минералов фракции
менее 1мкм профиля дерново-подзолистой тегкосуглинистой почвы на контрольном варианте - в целом связан с процессами трансформационных изменений кристаллических решеток слоистых силикатов, унаследованных от природы, где изменения по-разному осуществляются в разных генетических горизонтах
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Слоистые силикаты фракции верхней части профиля представлены каолинитом, гидрослюдами ди-триоктаэдрического типа, смешанослоиными нерегулярными образованиями с сегрегацией пакетов слюда-вермикулитового и
хлорит-вермикулитового типов, аморфными веществами. Значительную часть
ила составляют тонкодисперсные неслоистые минералы - кварц и полевые
шпаты. В нижней части профиля доминируют образования с набухающим пакетом: слюда-смектиты и хлорит-смектиты, в сопровождении гидрослюд и каолинита.
8. Уравненные проценты ттенсивностей
дифракционных максимумов во фракции менее 1 мкм
Глубина откаолинит
гидросмектитобора
+
слюда
ваяфаза
образца, см
хлорит
Контроль
0-20
48
35
17
20-40
28
33
39
40-60
32
30
38
19
40
N6oP6oK6o
0-20
42
39
20-40
39
40-60
38
21
32
30
NwPxoKeo
0-20
48
0-20
62
32
20
18
20
NeoPafoo
N90P90K90
0-20
37
48
15
20-40
40-60
19
22
40
24
41
54
NnoPuoKuo
0-20
20-40
61
34
22
46
17
20
40-60
29
51
20
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Профиль пинистого материала почвы, в которую вносились дозы минеральных удобрений ниже NeoPeuKw» существенно не отличается от таковых контрольных делянок
Можно отметить снижение интенсивностей рефлексов глинистых минералов, особенно смешаннослойных образований, выраженное в изменении
очертаний рефлексов, которые стали мягче и шире у основания, что может быть
вызвано нарушением степени упорядоченности в строении кристалчических
решеток минералов
Исключение составляет вариант с минимальным количеством калийных
удобрений (ИбоРбоКго) Полагаем, что здесь в результате постоянного отчуждения калия растениями при минимальном дополнительном его внесении с удобрениями произошла трансформационная деградация слюдистого материала с
образованием промежуточной смешаннослойной фазы, отсутствующей в вариантах с другими соотношениями доз минеральных удобрений
Внесение минеральных удобрений в дозе N90P90K90 привело не только к
значительному увеличению количества, а также к увеличению степени текстурной упорядоченности кристаллической решетки гидростюд В верхней части профиля значительную долю составляют тонкодисперсные неслоистые минералы - кварц и полевые шпаты В слое 40-60 см происходит относительно
уменьшение количества тонкодисперсного кварца и полевого шпата Таким образом, тонкодисперсный, наиболее активный по реакциям взаимодействия различных компонентов почв материал становится менее инертным
В связи с этим есть основания выделить направления изменений минералогического состава илистой фракции дерново-подзолистых легкосугтинистых
почв Первое - разрушение смешаннослойных образований и хлоритов в результате кислотного гидролиза минералов при внесении агрессивнокислых
компонентов удобрений, которое привело к миграции тонкодисперсного материала Второе - взаимодействие калия вносимых удобрений со структурами
глинистых минералов, то есть трансформационные изменения проявляются не
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
только в виде разрушения кристаллической основы минералов, но и образования в почвах слюдоподобных структур за счет необменной сорбции (фиксации)
ионов калия
Применение на песчано-крупнопылеватой тегкосуглинистой почве высоких доз минеральных удобрений (N|2oPi2oKI2o) в значительной мере повлияло на
слоистые силикаты, разрушая их и вынося продукты разрушения за пределы
пахотного слоя Анализ изменения минералогического состава фракции менее I
мкм показывает четкую направленность преобразования илистой фракции пахотного слоя в сторону уветичения жестких структур со стабильной кристаллической решеткой В подпахотных горизонтах происходит относительное накопление гидрослюд на фоке уменьшения количества смектитовой фазы Одновременно содержание тонких фракций может пополняться за счет дезинтеграции слоистых силикатов более грубых фракций, в основном счтод и хлоритов
Следовательно, внесение больших доз минеральных удобрений приводит
к заметному ухудшению достаточно стабильных показатели минералогического состава дерново-подзопистой песчано-крупнопылеватой легкосуглинистой
почвы, определяющих в значитетаной мере уровень их потенциального плодородия
Глава 2. Изучение доступности растениям фосфора и калия, минералогический состав дерново-подзолнстой среднесуглинистой почвы разной
степени окультуренности.
Изучение доступности растениям фосфора и калия проводилось нами в
условиях вегетационного опыта В качестве объекта исследований использовали дерново-подзолистую среднесуглинистую почву из учхоза «Михайловское»,
(Подольский район. Московская область) с трех, отличающихся по степени
окультуренности, полей Агрохимические свойства исследуемой почвы приведены в таблице 9
Опыт проводился в сосудах Митчерлиха (на 5 кг почвы) по следующей
схеме" 1 вариант — NPK, 2 вариант - NP, 3 вариант — NK Опыт проводился в
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
течение трех лет.
9. Агрохимическая характеристика почв
Название почвы
pHkci
t—I
Дерново-подзолистая
слабоокультуренная
Дерново-подзолистая
среднеокультуренная
Дерново-подзолистая
хорошо окультуренная
Нг
о
tf^
S
мгэкв/ЮОг
почвы
Р2О5
К2О
мг/ЮОг
(по Кирсанову)
валовой
Р2О5
К2О
мг/ЮОг
4,2
1,4
4,9
5,1
4,0
5,1
117
2042
5,9
2,3
2,3
13,9
12,0
14,0
133
2023
6,4
2,8
1,4
17,0
23,0
24,0
149
2148
Опытные культуры чередовались по годам: 1994г — овес, 1995г — кукуруза, 1996 г — ячмень. Растения убирали после двух месяцев вегетации (кукуруза)
или в фазу начала цветения культур (овес, ячмень). Ежегодно проводилась перебивка сосудов с внесением удобрений по схеме.
В таблицах 10 и 11 приведены основные результаты вегетационного опыта. Данные по варианту NK характеризуют потенциальные возможности исследуемых почв в снабжении растений усвояемыми фосфатами. Урожай растений
на среднеокультуренной почве по этому варианту по всем опытным культурам
и в сумме за три года заметно возрастал по сравнению с вариантом на слабоокультуренной почве; дальнейшего роста урожая растений на хорошо окультуренной почве по сравнению со среднеокультуренной не наблюдалось.
Вынос фосфора растениями в сумме за три года составил на слабоокультуренной почве 5,6 мг/ЮОг почвы, на среднеокультуренной - 12,1 и на хорошо
окультуренной —14,2 мг/ЮОг.
Таким образом, вынос фосфора на среднеокультуренной почве за три года превысил исходное содержание в почве подвижного фосфора, величина которого к концу опыта практически не изменилась. Это говорит о том, что даже
слабоокультуренная среднесуглинистая пылеватая дерново-подзолистая почва
обладает значительными потенциальными возможностями в снабжении расте14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
10 Урожай растений содержание и вынос КгО по вариантам опыта NP и NPK
Варианты
NP
NPK
NP
NPK
NP
NPK
слабоокультуренная
среднеокультурешгая
хорошо окультуренная
кукуруза | ячмень | сумма овес [ кукуруза [ ячмень | сумма [ овес | кукуруза [ ячмень [ сумма
Вес поздушно-сухой массы растении, г/сосуд
46,0
23,5
44,1
27,1
Содержание К^О в растительном материале, %
2,0
3,0
3,3
3,2
1,0
1,3
3,0
1,3
2,3
3,3
4,0
1,5
2,5 I
Вынос КгО растениями, мг/сосуд
920,0
1485,0 924,0
423,0
142,0
1100,4
174,0 2198,4 880,0 1679,7
170,3 2730,0
262,5 2944,6 955,7 1812,0
677,5 J0I4.3 J 236,6 1928,4 1005,0 1677,1
295,5 3061,2
тгг
// Урожаи растений содержание и вынос Р2О$ па вариантам опыта NK и NPK
Варианты
NK
NPK
NK
NPK
NK
NPK
NPK
слабоокультуренная
среднеокультуренная
овес кукуруза ячмень сумма овес
Вес воздушно сухой массы растений, г/сосуд
I 26,41
31,4
1,1 I 29,
'43,2
90,5
17,7
п,з 69,
99,4
54,1
105,1
17,5
18,2
Содержание Р;О5 в растительном материале, %
0,30
0,85
0,32
0,52
0,38
0,72
1,00
0,34
0,90
0,39
0,95
0,89^
Вынос Р;О 5 растениями, мг/сосуд
•84JJ 163,3
33,9
281,7 112,5
367,2
602,8
123,1
392,5 [ 163,8
163,8 | 648,4
541,0
838,0
92,1 | 392,5
166,3
[ 92,1
648/ 130,7
НСРсиЛля овса - 3 6, кукуру!и - 4,4, ячменя - 2,8
хорошо окультуренная
30,3
28,9
42,5
j
19,1
I 91,9
JS<L J_L9.7 j i i 9 _
0,40
0,38
1,05
1,31
121,2
109,8
446.3
593.4
0,73
0,83
j 139,4
| 163,5
706,9
866,7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ний фосфором. По-видимому, в почве в условиях дефицита фосфора происходит переход его труднорастворимых форм в подвижные формы, что позволяет в
течение некоторого времени поддерживать определенный уровень подвижных
фосфатов.
Примерно аналогичная картина наблюдалась и на среднеокультуренной
почве. При более высоком исходном содержании подвижных фосфатов вынос
РгО3 растениями значительно увеличился. В то же время исходная величина содержания подвижного фосфора в почве уменьшилась всего на 1,8 мг/100 г.
На хорошо окультуренной почве при искусственно созданном высоком
уровне содержания подвижных фосфатов, в условиях интенсивного потребления фосфора растениями уровень содержания его в почве заметно понизился
(на 7,6 мг/ЮОг). Однако и здесь можно констатировать, что снижения содержания подвижного фосфора в почве не вполне адекватно его высокому потреблению растениями. Вынос P 2 Oj почвы вдвое превышал величину снижения подвижного фосфора в почве.
Примерно такие тенденции, хотя и в более высоких величинах прослеживаются и в использовании растениями подвижного калия исследуемых почв.
Нагрузка на почву, использование ее питательных элементов в условиях
вегетационных опытов намного выше, чем в полевых условиях. Так, вынос калия растениями на слабо окультуренной почве, при низком содержании в ней
подвижного калия, за три года составил 29,7 мг/100 г. При этом уровень содержания подвижного калия в почве почти не изменялся.
На средне- и хорошо окультуренных почвах при повышенном и высоком
содержании в почве подвижного калия вынос К 2 О растениями значительно возрастает. При этом содержание подвижного калия в почве заметно снижается.
Однако уровень снижения содержания подвижного калия не перекрывает высокие цифры выноса КгО растениями, он намного ниже.
То есть, здесь, так же
как и в случае с подвижным фосфором можно
предположить, что в условиях дефицита калия происходит переход его трудно-
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
растворимых (резервных) форм в подвижные Искусственно созданный повышенный и высокий уровни содержания подвижного калия в почве в условиях
их интенсивного использования растениями быстро снижается Низкий (возможно близкий к природному) уровень содержания подвижного калия на слабоокулътуренной почве более устойчив и остается в течение определенного
времени более или менее постоянным
Влияние степени окучьтуренности на содержание различных форм калия
в почве
Содержание подвижного калия (по Кирсанову) уветачивается при повышении степени окультуренности от 5,1 до 24,0 мг/100 г почвы (таблица 12) Вероятно, отмеченный уровень обменного калия на слабоокудьтуренной почве
можно рассматривать как минимальный, который почва способна сохранять за
счет установившегося подвижного равновесия между обменным и необменным
калием В рассматриваемых почвах количество подвижного калия в пахотных
горизонтах прямо связано со степенью окультуренности
12 Формы копия в пахотном счое почв разной степени окулътуренности,
(чг/100г почвы)
НеобменноКислотоПодвижный (по
Почва
гидролизуемый растворимый
Кирсанову)
(по Пчелкину)
(по Гедройцу)
Дерново-подзолистая
128,9
135,0
5,1
слабоокультуренная
Дерново-подзолистая
14,0
143,6
165,0
среднеокультуренная
Дерново-подзолистая
191,8
24,0
1
165,5
хорошо окультуренная
Необменногидролизуемый (по Пчелкину) калий при опредетенных условиях непосредственно усваивается культурами, но обычно он счужит ближайшим резервом пополнения запасов обменных форм этого этемента (Медведева,
1983)
Содержание необменногидролизуемого калия в среднесуглинистой почве
("Михайловское") намного выше, чем в легкосуглинистой почве ("Чашниково",
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
табл. 4). По мере увеличения степени окультуренности почвы содержание необменногидролизуемого калия хотя и возрастает, но сравнительно в небольших
пределах. Это увеличение в основном связано с повышением содержания на
окультуренных почвах подвижного калия, которых включается при определении необменногидролизуемого калия в его величину. Полагаем, что содержание необменногидролизуемого калия в основном определяется природными
свойствами почвы и мало зависит от степени ее окультуренности.
Величина кислоторастворимого калия в среднесуглинистой почве так же
примерно в три раза выше, чем в легкосуглинистой почве (табл.4). Здесь, как и
в случае с необменногидролизуемым калием количество этой формы калия в
основном связано с природными свойствами почвы и в меньшей мере со степенью ее окультуренности.
Влияние степени окультуренности на изменения содержания различных
групп минеральных фосфатов в почве.
Данные таблицы 13 показывают, значение каждой группы фосфатов в накоплении фосфора.
средняя
3,9
7,6
6,8
9,2
10,1 33,7 25,0
хорошая
10,4
10,0
6,6
9,3
13,9 46,7 30,5 20,4
11,5
Ca-PI+PII)
(А1+ Fe)-P
Ca-PI+PII)
t
% от валового
6
i
Сумма
фракций
13. Содержание и фракционный состав минеральных фосфатов (РгО; мг/100г)
фракции
Степень
о.
В,
окультуренности
+
<
£
<
U
слабая
3,2
6,7
6,2
9,1 9,3 31,1 25,9 9,9 15,3 0,65
1
16,0 0,72
15,9
1,28
В отличие от легкосуглинистой почвы (табл.7) где накопление минеральных фосфатов происходило в первую очередь за счет фосфатов алюминия, в
среднесуглинистой наибольшие изменения претерпевает фракции Ca-Pi; Са-Рц.
Относительное содержание этих групп на хорошо окультуренной почве увели18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
чивается в два раза, по сравнению со слабоокультуренной Содержание фосфатов Са-Рш также увеличивается со степенью окультуренности, однако не более
чем на 20% по сравнению со слабо- и среднеокультуренными почвами
Содержание фосфатов железа и алюминия осталось практически без изменений Несмотря на это, следует отметить, что в группе полуторных окислов
преобладают фосфаты железа, причем относительное содержание фосфатов
алюминия и железа уменьшается в хорошо окультуренной почве, как мы предполагаем, сказывается применение известковых материалов
Минералогический состав илистой фракции исследуемых почв
Илистая фракция образцов пахотных горизонтов с полей разной степени
окучьтуренности состоит из однотипной рассмотренным выше почвам, ассоциации основных и сопутствующих минералов Исключение составляет количественное соотношение основных групп минералов, так как в исследуемых
почвах преобладают гидрослюды
14 Уравненные проценты интенсивностей
дифракционных максимумов во фракции менее 1 мкм
каолинит
гидрослю-+Почва
смектит
да
хлорит
Дерново-подзолистая
61
14
25
слабоокультуренная
Дерново-подзолистая
32
53
15
среднеокультуренная
Дерново-подзолистая
28
53
19
хорошо оку-1ьтуренная
Сравнение дерново-подзолистых среднесуглинистых почв разной степени
окультуренности позволяет констатировать, что в процессе окультуривания
возрастает содержание смектитового компонента Исследования показали наблюдается прямая зависимость между содержанием в почве гумуса и количеством набухающего компонента, который дает возможность закрепиться гумусо-
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
вым веществам пахотных горизонтов путем создания органоминеральных комплексов.
Наряду с этим, по мере увеличения окультуренности почв во фракции
менее 1 мкм выявлено преобразование тонкодисперсной части дерновоподзолистых среднесуглинистых почв, в результате которого илистая фракция
обогатилась слоистыми силикатами со стабильной кристаллической решеткой и
высокодисперсным кварцем.
Выводы
1.
Исследуемые почвы обладают значительными потенциальными ресур-
сами в снабжении растений фосфором и калием.
2.
В условиях вегетационного опыта растения за три года использовали
из дерново-подзолистых среднесуглинистой почвы в зависимости от степени
окультуренности от 5,6 до 14,2 мг/100 г почвы фосфора и от 29,7 до 54,6 мт/100
г почвы калия.
3.
Высокий вынос растениями фосфора и калия в вегетационном опыте
не сопровождался адекватным
снижением содержания в почве подвижных
форм этих элементов. Можно предположить, что при интенсивном потреблении
растениями подвижных фосфатов и калия почвы в ней происходит трансформация менее растворимых форм этих элементов в более растворимые за счет
чего происходит восстановление подвижного фонда этих элементов. То есть в
данном случае расходуются скрытые (потенциальные) резервы почвенного
плодородия.
4.
Анализ фракционного состава минеральных фосфатов по вариантам
многолетнего полевого опыта показал, что увеличение содержания фосфатов в
почве при внесении средних доз удобрений (Рво) происходило в основном за
счет фосфатов алюминия. При более высоких дозах удобрений (Р90-Р120) наряду
с фракцией алюминия заметно возрастает содержание фосфатов во фракции СаРь Следовательно, насыщение почвы фосфором при внесении высоких доз
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
фосфорных удобрений происходит в первую очередь за счет повышения доли
его фракций более доступных для растений.
5.
Основные компоненты илистой фракции почвообразующей породы
исследуемых
почв
представлены
каолинитом,
гидрослюдами
ди-
триоктаэдрического типа, смешаннослойными нерегулярными образованиями с
сегрегацией пакетов слгода-вермикулитового и хлорит-вермикулитового типов,
аморфными веществами Значитечьную часть ила составляют тонкодисперсные
не слоистые минералы - кварц и полевые шпаты
6
На фоне элювиальной дифференциации минералогического состава
дерново-подзолистой песчано-крупнопылеватой легкосуглинистой почвы илистое вещество пахотных слоев содержит больше тонкодисперсного кварца и
полевых шпатов Нижняя часть профиля отличается повышенным содержанием
смешаннослойных образований с набухающим пакетом слюда-смектиты, хлорит-смектиты.
7
Внесение
минеральных
удобрений
в дозах
NboPeoKeo. NSOPMKW,
ИьоРбоКго существенно не сказалось на минералогическом составе пахотных и
подпахотных слоев почв
8
Изменения обнаружены в профилях почв с высокими дозами удобре-
ний При дозе Ncio РэдКчо. Nt;oPi;oKi;o в пределах профиля фиксируется разрушение слоистых силикатов (в первую очередь смешаннослойных образований)
и вынос продуктов разрушения за пределы пахотного слоя
9
По мере увеличения окультуренности дерново-подзолистой средне-
суглинистой почвы отмечается возрастание содержания смектитового компонента, а также увеличение доли высокодисперсного кварца Наблюдается определенная связь между содержанием в почве гумуса и количеством набухающего компонента
Список опубликованных работ по материалам диссертации
1
Батура И Н Постедействие возрастающих доз фосфорных удобре-
ний на различных типах почв // Бюл ВИУА, № 112 - М , 1998 - С.80
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.
Кобзаренко В.И., Чуприков Ю.К., Батура И.Н. Последействие воз-
растающих доз фосфорных удобрений на различных типах почв// Тезисы докладов III съезда Докучаевского общества почвоведов. Суздаль. Кн.2.-М., 2000г.,
С.127-128.
3.
Батура И.Н. Влияние длительного применения удобрений на мине-
ралогический состав легкосуглинистой дерново-подзолистой почвы//Материалы международной научной конференции (ВИУА)./Бюл. ВИУА,
№118.-М., 2003.-С.8-10.
4.
Батура И.Н. Влияние длительного применения удобрений на уро-
жайность овса и агрохимические параметры дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы//Материалы 38 международной научной конференции (ВНИИА).-М.:ВНИИА, 2004.-С.11-13.
5.
Кобзаренко В.И., Батура И.Н. Ресурсы фосфатов дерново-
подзолистых почв// Доклады ТСХА. Вып.276. - М.., 2004. С. 248-253.
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 5 печ i
Зак 359
Тир 1QQ экз
Центр оперативной полиграфии
ФГОУ ВПО РГАУ - МСХА им К А Тимирязева
127550, Москва ул Тимирязевская, 44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа