close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

912

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На правах рукописи
БАННИКОВ Владимир Николаевич
ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ДЕРНОВОПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ
МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ПРИ ПРИМЕНЕНИИ МИНЕРАЛЬНЫХ
УДОБРЕНИЙ
Специальность 06.01.03 - агропочвоведение, агрофизика
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Москва — 2003
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа вьшотнена на ьафедре почвоведения Московской сельскохозяйственной академии им К А Тимирязева
Научный руководитель — кандидат сеаьскохошисгвенных
наук, доцент Байбеков Р.Ф.
Официальные оппоненты доктор био югических наук,профессор Кобзаренко В.И., кандидат сельскохо)яиственных наук,
доцент Ларешин В.Г.
ева
Ведущая организация Почвенный институт им В В Докуча-
Защита состоится / ffivxjjiJ
2003 г в Z x l _ час на sace uнии диссертационно! о совета Д220 043 02 при Московской сечьскохозяйственнои академии им К А Тимирязева
Адрес: 127550, Москва, \i Тимирязевская, 49
С диссертационной работой можно олшкомиться в ЦНБ
МСХА
Автореферат разослан /'УЫуг*- " >3 г
Ученый секретарь
диссертационного совета
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Общая характеристика работы
Актуальность темы. Применение минеральных удобрений является одним из важных факторов повышения урожая сельскохозяйственных культур,
плодородия почв, оптимизации состояния экологической системы. Однако, для
повышения эффективности их применения и обеспечения экологической безопасности систем земледелия и систем применения удобрений необходим учет
взаимодействия удобрений и мелиорантов с почвами. Это необходимо как при
усилении химизации сельскохозяйственного производства, когда в значительной степени усложняются взаимосвязи в почве и в системе почва-растение, так
и при недостаточном внесении минеральных удобрений, когда все большее
значение приобретает эффективность использования запасов питательных веществ, имеющихся в почве.
. В последние годы в практической деятельности при расчете взаимодействия удобрений и мелиорантов с почвой появились следующие нерешенные вопросы: 1) в ряде случаев внесение минеральных удобрений в почву в определенных пределах не вызывает увеличения количества их водо-растворимых и
наиболее подвижных форм; 2) выращивание сельскохозяйственных культур без
внесения удобрений не вызывает уменьшения аналитически определяемого количества подвижных форм элементов питания (протекание указанных процессов обусловлено буферными свойствами, характерными для отдельных типов
почв); 3) при несбалансированном применении минеральных удобрений в ряде
случаев возникает их скрытое отрицательное действие. Изучению этих вопросов и посвящена выполненная работа.
.
...•-..
Цели и задачи исследований. Целью исследования являлось решение
теоретических вопросов взаимодействия минеральных удобрений с изученными дерново-подзолистыми почвами. В задачи исследования входило выяснение
следующих практических вопросов: 1) почему в ряде случаев внесение минеральных удобрений в почву не вызывает увеличения количества их водорастворимых и подвижных форм; 2) почему выращивание сельскохозяйственных культур без внесения удобрений в ряде случаев не вызывает уменьшения
практически определяемого количества подвижных форм элементов питания;
3) каковы закономерности изменения буферных свойств почв в отношении
NPK в зависимости от степени окультуренности почв, их удобренностп, эродированности, оглеенности, доз удобрений и их форм; 4) каковы закономерности
проявления на исследуемых почвах скрытого отрицательного действия удобрений, проявляющегося в ухудшении агрономических свойств почв.
Научная новизна. В.раСЩ'В.ЦШишшц щ ь и ш к , химических и физикоНАУЧНАЯ* БИБЛИОТЕКА
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
химических свойств дерново-подзолистых почв при внесении в них разных
форм и доз минеральных удобрении Показаны негативные изменения свойств
исследуемых почв, которые МОГУТ возникать при несбалансированном применении удобрений (по данным микропогевых опытов, модельных экспериментов, статистической обработке данных почвенно-агрохимической службы) Для
исследуемых почв определены их буферные свойства в отношении лементоч
питания, способность почв к поддержанию концентрации ионов в почвенном
растворе при их отчуждении с урожаем Установлены закономерности буферных свойств почв, проявления скрытого отрицатечыгого действия \добрениЛ
для почв разной степени удобренности, окультуренности, чродированности
Практическая значимость работы заключается в получении новых данных о буферных свойствах дерново-подзолистых почв к NPK для разных форм
и доз удобрений которые целесообразно испочьзовать при корректировке систем удобрений Предлагается алгоритм расчета взаимосвязей между физикохимическими и агрохимическими свойствами почв для отдельных хозяйств и
полей, по данным анализов агрохимической службы и почвенных исследований, позволяющий прогнозировать возникновение неблагоприятных изменений
свойств почв при химизации
Основные положения, выносимые на защиту
1 В дополнение к существующим методам оценки иредлагаетсч методика
определения буферных свойств почв к NPK по данным взаимодействия почв с
разными дозами и формами удобрений в модечьных опытах Вычисление б\ферности правомочно тотько для определенных видов и форм удобрений, а не в
обобщенном виде буферности к азоту, фосфору, калию
2 В дополнение к существующим методам оценки способности почв к
поддержанию концентрации ионов в почвенном растворе при их отч\ждении с
урожаем, предлагается вычисление этого параметра по данным последовательного, исчерпывающего элюирования ионов из почв НгО и 0,2н НС1 и проведение графического интегрирования Доказывается, что концентрация ионов в
почвенном растворе, водной вытяжке опреде шется, в значительной степени, ве
количеством подвижных фракций в твердой фазе, а прочностью их счязи с
твердой фазой
3 Для оценки негативного изменения свойств почв при несбалансированном применении удобрений предлагается оценка устойчивости почв к данному виду деградации, степени проявления деградашюнных изменений, возможности и трудности оптимизации обстановки — по восстановлению утраченных функций почв
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на грех
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
конференциях: «Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям», «Эволюция и деградация почвенного покрова», «Создание высокопродуктивных агроэкосистем на основе новой парадигмы природопользования».
Публикации. По материалам диссертации опубликованы пять работ.
Объем и структура работы. Диссертационная работа содержит 246
страниц машинописного текста, 82 таблицы, 9 рисунков. Список использованной литературы включает 226. наименований. , . • • . - .
Объекты и методы исследования
Объектом исследования были выбраны дерново-подзолистые почвы Московской области разной степени окультуренности, удобренности, оподзоленности, гидроморфности, смытости. Основными объектами исследования выбраны почвы хозяйства «Восход» Нарофоминского района, «Куликовский»
Дмитровского района. Дополнительные исследования проведены на почвах учхоза «Михайловское» - опыты кафедры растениеводства МСХА. Для выяснения закономерностей изменения свойств почв при применении удобрений проведена статистическая обработка данных почвенно-агрохимических обследований хозяйств Московской области, некоторых материалов лаборатории агрономического почвоведения кафедры почвоведения МСХА.
Основными объектами исследования являлись дерново-подзолистые почвы слабой и средней степени оподзоленности, неоглеенные и сдабоглееватые,
неэродированные, слабо, средне и сильно смытые и намытые, легкосуглинистого, среднесуглинистого и тяжелосуглинистого гранулометрического состава на
покровных отложениях. В основном объекте исследования - хозяйстве «Восход» Нарофоминского района содержание обменных Са, Mg составляло 10-15
мг-экв/100 г почвы, при емкости поглощения 15-20 мг-экв/100 г; содержание
гумуса в почвах - 1-2,5%; рНка от 4,5 до 6,5. По полученным данным, свойства
. почв значительно отличались, в зависимости от степени оглеенности и эродированности. Свойства дерново-подзолистых почв учхоза «Михайловское» детшхьно охарактеризованы в работах Панова Н.П. с соавторами и Шатиловз И.С.
с соавторами.
.
.
Методика исследования состояла в изучении свойств почв в полевых
условиях, в постановке модельных опытов, в выполнении лабораторных исследований и в статистической обработке данных почвенно-агрохимических исследований по предложенному алгоритму. Исследованы свойства почв и структурных отдельностей почв разной степени удобренности и окультуренности.
Для анализа отдельных слоев структурных отдельностей проводилось их препарирование и отделение. Определено состояние. элементов в почвах и при3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
корневой зоне растений Определен фракционный состав подвижных лементов
в изученных почвах для Са, Mg, Fe, Mn, 7n, Cu на основе конкурирующего
комплехсообразования ( в вытяжках Н>0, 0,1н Nd^O t , 0,1п NajSC^ *- 0,0'п
CHjCOONH4,0,In Na2SO4 ~ 0,0In ЭДТА)
Буферные свойства почв по отношению к элементам питания оценены с
исполкзовшшем следующих методик 1) по данным взаимодействия почв с растворами сотей удобрений, 2) по данным сорбции элементов питания, 3) по данным модельных опытов в полевых и табораторных условиях, 4) по данным полевых опытов рчда авторов
Изучалось взаимодействие с изучаемыми почвами (NH^SO.), KC1, KJSOJ,
NH4NO3, NaNO3, Са(Н2РО4)г, СаСО, при дозах от 60 до 500 кг действующего
вещества на гектар, вблизи rpanvi внесения удобрений С использованием общепринятых методов исследования определено содержание водо-растворимых
форм -щементов N, К, Р. Са, Mg. Fe, Mn, Cu, Ni, Zn, Pb, Cd, активность -пементов с использованием ионосепективных эчечтродов pNOi pNrLi, pK, pCa, pMg,
рН, Eh, pCu, pPb, содержание подвижных форм этементов питания в общепринятых вытяжках, водопроницаемость почв (Агрохимические методы изучения
почв, 1975, Практикум по агрохимии, Минеев В Г, 19S9, Химический анализ
почв, Воробьева Л А , 1998) Дополнительно определено содержание почожительно и отрицательно заряженных соединений ионов в почве, корнях, стеб i" v
и листьях растений с использованием химической автографии на основе ->пектролиза (Савич В И, Сычев В Г , Трубицина Е В , 2001)
Оценка распространения в почве удобрений от очагов внесения "роводилась с использованием методов ионитовых мембран и химической звтограф^и
на основе электролиза (на горизонтальной поверхности и по почвенному профилю) Предложена модификация методики с проведением <лектролиза не при
постоянном напряжении, а при постоянной силе тока Возобновляющая способность почв к элементам питания определена по данным 10 последовательных экстракций элементов из почв водой и 0,2н FC1 в кочичестве от 200 м1* до
7,5 литров на 100 г почв Предложена модификация методики Савича В И , Панова Н П , Дерюгина И П (1989) Исследования проводились с 19S5 по 2002 г г
Статистическая обработка данных проведена по Дмитриеву Е А (19^5) Принятый уровень вероятности Р~0,95
Результаты исследований
В выполнении работы можно выделить пять этапов На первом этапе исследования проведено изучение свойств почв разной степени окультуренносчи,
удобренности Выбраны "етоды длч оценки степени удобренности почв Предложены новые методы оценки подвижности .элементов в почвах
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В таблице 1 приведены, материалы по характеристике агрохимических и
физико-химических свойств изученных дерново-подзолистых почв разной степени окультурен ности и удобренности.
Таблица 1
Характеристика агрохимических и физико-химических свойств дерновоподзолистых почв разной степени окультуренности
1 Обменные, мг-экв/100г
1Са
Ms
Почва
Гумус,
рН(Н2О)
OKj+maxNPK
3,7
7,4
Подвижные, мг/100 г
РзО 5
!кго
18,3
19,2
8,3
6,0
ОКз + NPK
3,2
7,5
15,6
17,5
7,5
5,0
ОКз — контроль
3,0
7,2
12,5
15.3
2,9
OKj + maxNPK
3,2
13,0
15,6
OKj + NPK
3,0
7,3
7,5
7,1
6,0
11.5
13,7
5.7
4,0
8,1
7,0
11,4
5,0
3,2 '
5,7
4,0
2,1
OKj - контроль
2,7
7,0
OKi
2,4
6,0
4,3
Данные таблицы 1 показывают, что по своим свойствам, а следовательно,
и по буферное™ к азоту, фосфору, калию исследуемые почвы разной степени
окультуренности и удобренности существенно отличаются.
.
При внесении больших доз удобрений почвы, естественно, содержат и
больше внесенных элементов питания. В то же время при правильном применении удобрений при этом улучшаются и другие свойства почв.
Накопление элементов питания в почвах приводит и к изменению состояния их соединений, доли положительно и отрицательно заряженных соединений (таблица 3).
Таблица 2
Содержание и соотношение катионов в дерново-подзолистой почве
разной степени окультуренности
Окультуренность
слабая
Заряд
соединений
+- . •
Са
Mg
CaL"7CaL-
MgL"7MgL"
0,7 •
0,2
0,7
0,2
1,7
0,9
0,3
высокая
+-
0,1
ОД.
-
4,6
2,1
0,1
(Ca+Mg)
(Fe + Mn)
2,6
«
5,0
.
К.
0,8
1.6
1,5
1,5
Как видно из представленных данных, в почвах большей степени окультуренности выше содержание подвижных форм кальция, магния, калия. При
этом увеличивается доля Ca+Mg, по сравнению с Fe+Mn, и уменьшается доля
положительно заряженных соединений кальция и магния, в связи с образованием ими комплексов с органическим веществом почв. Естественно, это должно
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
влиять и на реакцию данных почв с вносимыми удобрениями
Почвы, как правило, очень гетерогенны В них имеются мезо- и микрозоны с различным содержанием и состоянием соединений ">тементов В таблице 3
приведены данные, показывающие, что прикорневая зона растений существенно отличается от остальной массы почвы по соотношению этементов В прикорневой зоче кислых почв, по сравнению с остальной массой почвы, бот,ше
отношение рСа к рК, т е меньшее содержание Са, в связи с его недостатком и
потреблением растениями В то же время, в прикорневой зоне растении больше
доля отрицательно заряженных соединений кхтьцич, магния, железа, в связи с
образованием ими комплексов с продуктами, выдетенными корневой системой
Табчица 3
Соотношение соединений К, Cd, Mg, Fe различного заряда в
прикорневой зоне и в остальной массе почвы
Объект
рСарК.
C<tL"*,CaL"
VtgL^'MgL"
FeL" /FeL"
грикорневая
зона
,
t,l
0
04
'0,0'
05
I
i
j остальная vacca почвы \ 0 7
*> SO
j 0 20
О_ч
!
Очевидно, что реакция с >добрениями прикорневой зоны почв и всей массы будут отличаться Неодинаковыми свойствами обладают и различные слои
структурных отдельностей (таблица 4)
Таблица 4
Содержание водо-растворимых соединений К, Fe, Ca, Mg в различных
слоях структурных отдельностей, мг л (П Н_О- 1 2), А;В
Стой
К
_рН
Fe
Ms»
!Са
'
.
^
I
,
ок,
внешняя часть
внутренняя часть
1.1
07
S,4
1
Of.
,05
1
OKj
32
26
U;
'
55
i
1
Ч6
7о
J
1 0,7
S.4
внутренняя "асть
j 2
J} о
j
'оь
В слабоокульгуренной почве внешняя часть структурных отдезьностей
содержит меньше кальция и магния, в связи с развивающимся оподзоливанием
В хорошо оклльтуренной почве внешние слои структурных отдечьностей содержат больше кальция и магния, в свчзи с известкованием Внешние с о и
структурных отдельностей содержат больше вото-растворимого железа, г к в
этих слоях оно меньше окристаллизовано и представлено, в значительной степени, комплексами
Таким образом, полученные данные свидетельствуют о существенных
внешняя часть
'1,2
109
5,5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
различиях по свойствам дерново-подзолистых почв разной степени окультуренности, удобренное™, в разных микрозонах. Поэтому можно ожидать, что и
буферные свойства почв к элементам питания будут для таких почв и микрозон отличаться. Очевидно, будут отличаться и буферные свойства почв для растертых образцов и образцов с ненарушенной структурой, в модельных экспериментах и в полевых условиях.
•
На втором этапе исследования оценена взаимосвязь агрохимических и
физико-химических свойств почв по данным почвенно-агрохимических обследований хозяйств Московской области с использованием предложенных алгоритмов расчета.
Влияние внесения удобрений на свойства почв может быть оценено по
данным полевых опытов, модельных опытов, лабораторных исследований и по
данным статистической обработки данных почвенно-агрохимических анализов.
Нами предлагается алгоритм оценки влияния удобрений на свойства почв по
данным статистической обработки данных почвенно-агрохимических анализов
почв. В работе приведены такие расчеты для ряда хозяйств Московской области. В таблице 5 приведены примеры такого расчета.
Таблица 5
, Влияние степени гумусированности и кислотности на содержание
подвижных элементов в дерново-подзолистых почвах хозяйства
«Восход»
рНют
4.6
5,5
6.2
Гумус, %
0,5
РзО 5 , мг/кг
KjO, мг/кг
Са, мг-экв/100 г
Mg, мг-экв/100 г
52,3±23,И
S3,0±9,I
6,5+0,1
1.2+0,0
1,7
2,4
109,5±16,6
122.7+0.0
7,4+0,2
1,5±0,0
121,2+31,9
133,2+20,0
7,4+0,2
1,3±0,0
1.7
2,2
152,1110,3
8,2+0,2
1,5±0,1
8,4±0,2
8,9+0,3
1,5+0,1
1.6
174.6±IS,2
206,4±36,4
459,6±100,8
2,4
638,0±139,6
161,7+17,3
289,0+56,6
3-17,7+34,4
-
9,4±0.1
1.5±0,1
1,5±0,1
Как видно из представленных данных, увеличение в почвах рН среды и
увеличение гумусированности соответствует накоплению в почвах подвижных
соединений кальция, магния, фосфора и качия. Это связано с известкованием
почв, улучшением условий для гумусообразования, а следовательно, с увеличением емкости поглощения почв, в том числе в отношении элементов питания.
Известкование почв и внесение органических удобрений, как правило, на практике сочетается с применением минеральных удобрений, что также является
одной из причин увеличения насыщенности почв фосфором, калием, кальцием,
магнием, с увеличением их рН и степени гумусированности.
•7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В то же время, несбалансированное применение удобрений приводит, в
ряде случаев, к появлению неблагоприятных в агрономическом отношении,
свойств почв В таблице 6 показано негативное влияние избыточного известкования дерново-подзолистых почв
Таблица 6
Влияние рН среды на подвижность Ге. Zn, *vfa(n=43-ll j) м/л '0*
рН(Н;О)
; Fe
' 7-\
iJVfa
S^*1- ___
5,7-KU
24,S±5,9
i О 12-0,03
3,6:й),7
3 5-0 S
' 7 , ' t f l , 2 i 7 3±i 6 U O ^ a O O l ' 1 0 ± 0 * * I-Юе
При избыточном известковании почв, в ряде случаев, проявляется осаждение Mn, Zn, Ni, Си, расширение отношения Са К выше оптимума Аналогич~
пая зависимость прослеживается и при выяснении подвижности шливалентных
металлов от отношения Са К Так, например, при отношении Са (\»очь'д) к К
(моль/л) в почвенном растворе - 0,1±0,03, содержание в растворе жепеза, цинка
и марганца равнялось соответственно 57,9i7,4,0,19±9,03 и 2,3±0,4 мочь/л 10
При соотношении Са К в растворе 17,2±б,4 содержание в нем железч, пинка и
марганца составляло соответственно 2,S±I,5, 0 06±0,02 и 1,3±0,4 M/I 10 ч то
есть было значительно ниже (п 25-113)
4
_ Зависимость содержания подвижных цементов в почвах от рН среды позвотает оценить перспективность известкования отдельных палей Так, на"ример, для хозяйства «Восход» в интервале рЧ-4,6-5,5 и гумусированности 1,72,4°о величина АР;О^ 'ДрН составила 72,3-121,7 мг/кг, а в интервапе рЧ - s , 5 b,2 эта величина равнялась 316,7-616,6
Как видно из представленных данных, изменение содержания подвижных фосфатов на единицу повышения рП неодинаково з разных интервалах рН
и гумусированности С практической точки зрения, для оптимизации фосфатного режима выгоднее известковать те т л я , r i e это изменение выше В свою
очередь, избыточное содержание фосфатов в почвах уменьшает содержание
подвижных форм цинка, марганца, кобагьта Так, например, в изчченных гочвах при рН~5,6-5,7 при содержании Р.О5 201 ±54 мг кг содержание ПОДЕИЖных форм Мп и Со составляло 83,5±17,5 и l,7iO,4 мг/кг, а при содержании подвижных фосфатов 760±38 мг кг соответственно 50,5±4,4 и 1,3*0,1 мг/и
При одинаковом содержании фосфатов увеличение гумусированности
приводит к увеличению подвижности поливалентных катионов, а при одинаковой гумусированности увеличение сочержания подвижных фосфатов, выше определенного предела, приводит к уменьшению подвижности поливалентных
катионов Так, например, в изученных почвах при содержании Р.СК 4,8-4,6
мг'!С0 г при содержании гумуса 1,2±0,1°о концентрация Vn в растворе сосгав8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ляла 0,3±0,2 молъ/д ' 10"'; а при содержании гумуса 1,9 0,1% - 1,4±0,4 моль/л "
10'5. При содержании гумуса 1,2% содержание подвижных фосфатов 4,8 ±1,5
мг/100 г соответствовало содержанию Мп в растворе 0,3±0,2 моль/л ' 10"s, а содержание Р2Оз-25,4±1,8 мг на 100 г - 0,03+0,03 моль/л \ 10 s . При содержании
гумуса 1,9% и содержании Р2О5 4,6+0,9 и 55,4±20,1 мг/100 г концентрация Мп в
растворе равнялась соответственно 1,4±0,4 и 0,3±0,2 моль/л' 10'5.
Негативное агрономическое влияние на свойства почв оказывает и избыточное содержание в почвах калия. Так, например, при содержании КгО до 150
мг/100 г и более 300 мг/кг рН составило соответственно 5,4 и 6,0; отношение
Са:К (мг-экв/100 г) 200 и 4,0; содержание гумуса 2,0 и 1,6%.
Избыточное количество подвижного калия в почвах приводит к увеличению рН, снижению гумусированности, сужению отношения Са:К. По данным
лаборатории агрономического почвоведения МСХА, содержание обменного
калия в почве более 5% от емкости поглощения сопровождается резким ухудшением водно-физических свойств почв, почти полной потерей их водопроницаемости.
.
. ' . - . .
Данные статистической обработки материалов почвенно-агрохимических
исследований почв позволяют оценить взаимосвязь свойств почв, влияние подвижных форм одних элементов питания на количество подвижных форм других
элементов и на физико-химические свойства почв. Однако, при этом, мы не
можем установить, какие дозы удобрений вызывают такие изменения.
На третьем этапе исследования изучались буферные свойства почв по
отношению к элементам питания. Предлагаемая методика определения буферных свойств почв по отношению к элементам питания отличается, от уже используемых, следующим. Буферные свойства оцениваются при взаимодействии
удобрений и мелиорантов с образцами почв без выращивания растений, в отно• сительно закрытой системе, для разных форм и доз удобрений, при определенных условиях влажности и температуры, для разных таксономических единиц
почв, для водо-растворимых и подвижных форм элементов. Такая методика обладает как преимуществами, так и недостатками. Преимущества обусловлены
возможностью быстрой оценки изучаемых свойств почв, установлением закономерностей их изменения от внешних факторов; оценкой непосредственно
свойств почв, а не системы почва — растение — климатические показатели.
Предлагается выделять обменную емкость почв к элементам питания
удобрений и полезную ёмкость, определяемую, как количество элементов питания, которое может поглотить почва без ухудшения ее свойств.
Данные анализа опытных делянок кафедры растениеводства МСХА в
учхозе «Михайловское» показали, что увеличение дозы удобрений, вносимых
Q
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
в полевых условиях, существенно увеличивает содержание в почве водорастворимых форм NCh, К, Са, Mg, Fe Рассчитанное ко шчество удобрений,
которое необходимо внести з почву для изменения концентрации ионов в почвенном растворе на единицу, значительно выше величин, указанных в -штературе, для подвижных форм этил соединений
Буферность почв в отношении подвижных форм фосфора и калия составила порядок 100 кг д в Р2О5, КгО для изменения содержания подвижных их
форм на 1 мг/100 г Это близко к литературным данным В хорошо окульгуренной почве буферность была выше, чем в средне окультуренной Для максимальной лозы удобрений буферность была выше, чем для среднеа д о т К ?менение степени насыщенности почв -цементами питания при внесении удобрений вызывает и изменение прочности связи -шементоз питания с твердой фазой
почвы (таблица 7)
Табтица 7
Доля соединений ионов разной степени подвижности в зависимости от
удобренности VI оьуютуренности почв. % от £
1
Почва
PiOs
КгО
Сл
I Ми
Fe
Доля положительно заряженных прочносвязанных. медленно зыга-няемых соединений
(7* в, 40 минут)
OKj'VPK
39,1
53,0
43,:
89 5
Ь6 7
ОК,
47,4
S3 8
04,0
«.9.0
<?0 9
Отношение наиболее подвижных фракции (5 <? 1 vtat) и нзибочее прочно связанных
(75 в, 30 мину- * ультразвук)
OKjNPK
51,1
16 4
7,7
5! 7
0.S
OK,
4S,«
Ч.2
4,0
о.О
0 00
Как видаю из представленных данных, с окультуриванием и внесением
удобрений в почвах возрастает доля более рычлосвязанных соединений ионов
Определение фракционного состава фосфатов в почвах разной степени
удобренности (Ni45Pi"*>Ktv> по сравнению с контроагм) также показало шачитетьнсе увеличение подвижности фосфатов с ростом удобренности почв Содержание рыхлосвязанных фосфатов изменилось от 1,4x0,6 до 2 2±0,2 мг/100 г,
кальций фосфатов - от 17,2±0,8 до 19,7-1.3 При этом, содержание фссфггов
А! уменьшилось от 12б±24,6 до 56,7±3,1 мг'ЮО г, содержание фосфатоз Aeieii
уменьшилось от 133,2ilS,2 до J02,0±S,4 мг/100 г
В полевых условиях, в микропотевыч опытах нами изучено изменение
свойств почв под влиянием смеси удобрений МРК, применяемой в р оных юW
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
зах Внесение минеральных удобрений увеличивало содержание подвижных
форм азота, фосфора, калия в почве, однако, буферные свойства почв, по отношению к N,P,K для почв разной степени окультуренности и для отдельных горизонтов неодинаковы Рассчитанные величины буферных свойств почв отличались для почв нарушенного и ненарушенного сложения Количество NPK (кг
д в на 1 га), необходимое для изменения их подвижных форм на I мг/Юп г колебалось, в основном, от 15 до 100
Бvфepнaя емкость изученных почв в отношении азота, фосфора, калия в
краткосрочных опытах была нескочько ниже, чем данные, приводимые в литературе Это обусловлено тем, что в длительных экспериментах бочьше миграция и необменное закрепление веществ Буферная емкость почв была больше в
интервалах меньших до* удобрений, выше по отношению к водо-растворимым
формам, по сравнению с подвижными
Предлагаемая методика оценки скрытого отрицательного действия несбалансированных систем удобрений на свойства почв отличается от ранее известных следующим 1) оцениваются непосредственно свойства почв, без учета
влияния на данный показатель выращиваемых растений и климатических УСЛОВИЙ, 2) при оценке скрытого отрицательного действия удобрении (негативного
влияния химизации) на свойства почв рекомендуется учитывать следующие показатели устойчивость почв к действию факторов деградации, степень проявления негативного влияния, возможность восстановления утраченных функций
почв
По подученным данным, устойчивость почв к негативному действию несбалансированных систем удобрении характеризуется буферной емкостью допустимой мощностью воздействия внешнего фактора до появления негативных свойств почв, лопчетимой интенсивностью воздействия, б\ферностью, характеризующейся увеличением проявления негативного фактора на единицу
воздействия внешнего фактора (например, ДА1/ДрН) Степень проявления негативного влияния характеризуется интенсивностью (например, рР, p p b), кочичеством накопившихся в почве токсичных компонентов Возможность восстановления утраченныл функций почв характеризуется необходимой интенсивностью воздействия длч восстановления функций, необходимой мощностью воздействия, скоростью восстановления
Приведенными методами оценки можно определить изменение свойств
почв под влиянием различных доз NPK Однако, изменение свойств почв должно зависеть от соотношения N Р К и огт форм вносимых удобрений Очевидно,
что влияние на кис тую ПОЧВУ \aNO } и (NHthSO* не будет одинаковым В работе предлагается оценка изменения свойств почв поя влиянием конкретных
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
удобрений следующими способами: 1) по реакции взаимодействия почв с растворами солей удобрений; 2) по реакции взаимодействия удобрений со смешанными образцами почв в модельных опытах; 3) по взаимодействию почв с
гранулами удобрений при .изучении изменения свойств почв на разном расстоянии от гранул удобрений; 4) по взаимодействию удобрений с почвами и
растениями в микрополевых опытах.
. ••••-.•
По полученным данным, при реакции почв с (NH^SC^ (0,01-0,1н растворов) происходило их подкисление, увеличение активности NOj и NH,. Однако,
при этом увеличивается и количество растворимых калия, кальция, магния, железа, марганца. Так, концентрация в растворе марганца возросла в горизонте Ап
от 0,6 м/л' 10"5 в контроле до 2,4 м/л ' 10"5, а в горизонте АгВ соответственно от
0,02 до 0,9. Концентрация кальция в этих же вариантах возросла от 3,3 до 11,7
для Ап и от 1,5 до 12,0 - для АгВ; концентрация магния - от 4,9 до 14, 2 - для
Ап и от 2,9 до 14,6 м/л ' 10~5 в горизонте АгВ. Это подтверждается и данными
модельных опытов (таблица 8).
•
•
Таблица 8 •
Влияние высоких доз (NHO2SO4 на свойства дерново-подзолистых почв
Вариант
S
Нг
PHKCI
6,7
5.6
хонтроль
17,8
0,3
+ азот
14,0
0,8
В водной вытяжке 1:1
|М.ц
Мп
Са
4,0
1,4
7,6
9,0
.0,0
0,02
1 гумус, г/л
0,7
0,01
2,2
0,02
•) S, Нг - мг-экв/100 г; Са, Mg, Мп, К - мг/100 г.
Внесение в почвы высоких доз сульфата аммония вызывало увеличение
содержания подвижных положительно и отрицательно заряженных соединений
кальция, магния, железа, марганца и калия. В большей степени это проявляется
на почвах с меньшей буферной емкостью (горизонт АгВ).
Внесение в почву аммиачной селитры в меньшей степени подкисляет
почву, чем внесение сульфата аммония и в меньшей степени увеличивает подвижность в ней катионов. Однако, вблизи гранул удобрений такое влияние также прослеживается довольно четко (таблица 9).
Таблица 9
Влияние NH4NO3 на подвижность катионов в дерново-подзолистой почве
хоз-ва «Восход», мг/л (п = 7-21) '
Катионы
Почва : Н 2 О = 1 : 2
1 12-17 см
0-6 см
Си
О,3±0,03
Fe
44,4±12,8
К
28,1±4.5
0,02±0,001 :
4,90+1,9
12,20±1,9 ; : '
•''•'•
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В зоне внесения удобрений увеличивалось как содержание подвижных
форм соединений ионов (меди, железа), гак, в раде случаев, и лсшя и\ богее
рыхлосвязанныч форм (К)
Существенные изменения свойств почв происходят и при внесении в
нее калийных удобрений В центре внесения гранул удобрений концентрация
вносимого элемента была выше, на расстоянии от юны внесения - ниже При
этом в зоне внесения выше была дота 6oite рыхлосвчзанных форм При внесении калийных удобрении (КС1, K;SO+) изменялось сотержание подвижных
форм и других катионов возрастало содержание водорастворимого органического вещества почв
Применение минеральных удобрений в значительной степени изменяет
подвижность в почве эпементов При любых дозач это ярко проявляется в очаге
внесения удобрений (таблица 10)
Таблица 10
Фракционный состав соединений ионов в дерново-подзотистол псчве в
зоне внесения удобрений (% от L. подвижных фракций)
Удобрение ' Фрчкшш
Са
Ms
(NH,)4O,
'1
j*.,7
52,5
2
3
25 &
3
1 "°.ь
Fe
'Zn
i 27.5
j 1,0
,
10.0
10.0
132
2,0
4,0
1 Ю.0
!20,4
S7
94,0
1 55,7
, 70 0
' Са(Н;РОД: i I
44,9
&S.9
1 2.7
,126
i 2
Зхч
19 7
1,3
3
64
69
4
'>•»
00
82,6
100,0
2,2
l'\0
',4
i
навоз
00
, o.o
00
14,1
23 7
'.9
42.)
x-7
1 SO,!
ЗЧЛ
1,2
i 0,0
0,0
3
9"*
16,4
i 2,2
10.0
i 4
21 1
2n2
1 3.7
9! 4
1
SCO
I
i •>
i
'
45
95 6
*) 1 - H,0,2 - O.ln \'diSO 4 , 3 - СНзСОСРчНд, 4 - ОДГА (пос.-едов!ггегьная экстракция)
Как видно из представленных данных, в $оне внесения исследуемых
удоОрений была значительно выше доля рыхлосвязанных форм кальция и магнич и бопее прочносвяданных форм жепеза, марганца и цинка
В результате проведенных исследований выяснено, что при несбалансированном применении удобрений на дерново-подзо-шетых гочвах МОСКОРСКОЙ
области возникают следующие небтагоприятные изменения свойств гочв 1)
дегумификация, ооусчовленная увеличением окисленности системы, бо ч.е интенсивным развитием микроорганизмов, увеличением ночвмжности органиче-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
;кого вещества с ростом ионной силы раствора; 2) подкисление, связанное с
применением физиологически кислых удобрений (типа сернокислого аммония)
и, как следствие, увеличение подвижности кадмия, железа, марганца, алюминия, свинца; 3) подщелачивание, связанное с избыточным применением СаСОз
и, как следствие, увеличение подвижности гумуса, алюминия, в связи с образованием гидроксикомплексов, уменьшение подвижности фосфора, поливалентных металлов - микроэлементов Си, Zn, Mn, Ni, Co; 4) зафосфачивание и, как
следствие, уменьшение подвижности меди, цинка, марганца, никеля, кобальта,
в связи с образованием осадков трудно растворимых фосфатов; 5) диспергирование почв при увеличении доли в ППК К* и NH«+ и, как следствие, ухудшение
водно-физических свойств почв, уменьшение гумусированности; 6) загрязнение
почв токсикантами, содержащимися в удобрениях и мелиорантах, Pb, Cd, F, Sr;
7) загрязнение почв поливалентными металлами при применении их длительное время, как микроудобрения; 8) изменение в неблагоприятную сторону соотношения элементов — Са.К; Ca:Mg; K:Mg; N:P:K и др.; 9) увеличение ионной
силы раствора и осмотического давления вблизи гранул внесенных удобрений;
10) уменьшение подвижности ряда элементов при высокой гумусированности,
в связи с блокировкой в ППК органическими пленками.
Четвертый этап исследований посвящен изучению причин двух, наблюдаемых на практике, явлений. 1. Внесение фосфорных удобрений не вызывает,
в ряде случаев, аналитически определяемого повышения концентрации в почве
их водо-растворимых форм. 2. Выращивание культур без применения удобрений определенное время не вызывает уменьшение содержания их подвижных
форм в почве.
Предлагаемая методика оценки способности почв к восстановлению концентрации ионов в почвенном растворе при их отчуждении с урожаем отличается от ранее предложенных следующим: предлагается оценка возобновляющей
способности почв к восстановлению концентрации ионов при их последовательной десорбции НгО и 0,2н НС1 объемами до 7,5 л на 100 г почв; оценка количества вытесненных фракций проводится методом графического интегрирования.
Доказывается, что концентрация ионов в почвенном растворе, водной
вытяжке и в растворе слабых десорбентов определяется, в значительной степени, не только количеством подвижных фракций в твердой фазе почв, а также
прочностью их связи с твердой фазой (эффективными произведениями растворимости имеющихся осадков, эффективными константами ионного обмена,
эффективными константами имеющихся комплексов). •
• Для практических целей необходимо знать, как концентрацию ионов в"
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
растворах селективных десорбентов, принятых в агрохимической службе и
почвенных исследованиях, так и ко шчество подвижных фракций этих ионов в
твердой фазе почвы Последний параметр предлагается называть возопновляющей способностью почв и определять методом последовательного, исчерпывающего эпюирования ионов из твердой фазы почв
По полученным нами данным, внесение в сгабоокультуренные дерновоподзолистые почвы больших доз фосфорных удобрений в течение ряда пет
привело к увеличению содержания подвижных фосфатов с *> 8±О,3 до 26,8±!,ti'
мг на 100 г почв В то же время, содержание водо-растворимых фосфатов осталось на прежнем уровне 0,02±0,01 мг'ЮО г Внесение таких же доз фосфорных
удобрений на хорошо окучьтуреннмо дерново-подзочистую ПОЧВУ привего к
\величению подвижных фосфатов, вытесняемых 0,2н НС1 с 26,9±2,0 го
33,8±3,4 мг/100 г Однако содержание водо-растворимых фосфатов осталось на
прежнем уровне 0,1^0,01 мг/100 г почв
Таким образом, внесение повышенных до» Р^СХ не привело к увечичению
содержания их во до-растворим ыч форм, хотя набтюдается значитечьное упедичение кисютно-растворимыч форм Это связано с тем, что концентрация в почвенном растворе или водной вытяжке фосфатов определяется, в основном, произведением растворимости имеющихся осадков, в частности фосфатов железа и
алюминия До тех пор, пока не начинают растворяться другие формы осадков,
концентрация ионов в растворе будет оставаться постоянной Практическая
значимость тгого явления обусловлена тем, что внесение фосфорных удобрении в кислые почвы с большим кочичеством подвижных форм железа и ачюминия недостаточно эффективно, в связи с образованием осадков фосфатов железа и алюминия Оптимизация обстановки может оыть достигнута как при известковании почв, гак и при применении органических удобрений дгя связывания железа, алюминия в осадки или комплексы
В таблице 11 приведены данные о способности почв к поддержанию
концентрацию фосфора и калия в растворе при постедовательной (кстракции
соединении этих ионов из почв
Таблица 11
Возобновляющая способность почв по отношению к фосфору и калию __
Вариант
1
i
Р.1IK1
KjO
эксрахции
1
5
10
J!KCTC гкц| IK
S
10
контроль
десорГция HS>
о 4+о:
0 2нНС1
3 ^^0 2
I M 4<Р юК *
десор*^цу*я Vi^G
0 2к ЧС1
0 8ч),:
1.2 ч и
оч
;.2
1.0 Ч!, 1
0,9~о •
I 2+0 !
0,1
O.i
0 1Г0.1
1, W \ !
0, liO, 1
0 WJ.l
0
•ч
o.l+o. 1
1-0, ,1
!
1.1=0.1
6 0-Ю 4
1 5-М) 1
3
••ч) 1
•!
o+o
1
0J*0 1
1
2 3±C
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Как видно из представленных данных, при последовательной экстракции
элементов из почв объемом до 7,5 л на 100 г почв концентрация ионов в растворах десорбентов выше для удобренных почв. Это обусловлено тем, что в
этих почвах фосфор и калий связан с твердой фазой менее прочно, в связи с
большей степенью насыщенности почв этими ионами. При последовательной
экстракции ионов из почв водой их концентрация в растворе изменяется незначительно до тех пор, пока вытесняются ионы близкой прочности связи с
ППК. При вытеснении ионов из почв десорбентом 0,2н НС1 запас ионов данной
прочности связи вытесняется быстрее (при меньшем количестве мл десорбента). В последующих экстракциях (5-10) при растворении более прочносвязанных форм соединений ионов (по типу осадкообразования, ионного обмена, •
комплексообразования) концентрация Р, К в равновесных растворах уменьшается.
.
.
•
.
•
:
С нашей точки зрения, концентрация ионов в растворах десорбентов определяется в значительной степени не количеством подвижных ионов в твердой
фазе почв, а прочностью их связи с твердой фазой (произведениями растворимости осадков, константами ионного обмена, константами нестойкости имеющихся комплексов). Для практических целей необходимо знать оба параметра:
концентрацию ионов в растворах десорбентов, принятых в агрохимической
службе и количество подвижных ионов в твердой фазе почв.
Для оценки последнего показателя нами предлагается последовательная
экстракция ионов из твердой фазы большими объемами десорбентов. Данный
показатель, названный нами возобновляющей способностью почв, является характеристическим для различных почв, он выше в почвах более окультуренных
и удобренных. Наличие данного свойства почв объясняет тот факт, что при выращивании растений без применения удобрений в течение ряда лет содержание
подвижных форм элементов не уменьшается. Сколько лет это может продолжаться определяется величиной возобновляющей способности почв. До тех
пор, пока все ионы, связанные с твердой фазой почвы с определенной прочностью связи, не будут использованы растениями, ионы, связанные более прочно,
не усваиваются и не переходят в раствор принятого десорбента. При этом, концентрация иона в принятой вытяжке остается постоянной.
,
Выводы
1. Предлагается оценка негативного действия несбалансированных систем удобрений по показателям устойчивости почв к этому виду деградации, по
степени проявления негативного влияния, по возможностям восстановления
нарушенных функций почв.
.
'
-
1 6
•
'
•."'"
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2 На изученных почвах при высоких дозах внесения удобрений в ПОЧВУ, а
также вблизи гррнул их внесения существенно изменяются свойст ва почв, подвижность "цементов
На изученных дерново-подзо™истых среднесуглинистых почвах внесение
в них (MH.ihSO.1, NrUNQ-i вызывало подхисление, повышение подвижности железа, алюминия, марганца, цинка, кальция, магния, калия Негативное вличние
иа почву отмеч&чось уже при дозах 200-500 кг д в-ва на I га и вблизи грану г
внесения удобрений
На изученных почвах внесение в них КС1, KJSOJ приводило к изменению
отношения подвижных форм Са К, к подкислению почв, к увеличению подвижности катионов, гумуса, к ухудшению водно-физических свойств почв, s«x
водопроницаемости Негативное влияние на ПОЧВУ отмечалось при доне калия в
ПИК более 5° о от емкости поглощения
Негативное втияние повышенных доз фосфорных удобрений отмечалось
на изученных почвах в уменьшении подвижных форм меди, никеля, цинка,
марганца, кобальта и отмечалось при дозе фосфорных удобрений 6о*хе 500 кг
действующего вещества на 1 га и вблизи гранут внесения удобрений Негативное влияние несбалансированного применения NPK на свойства почв зависит
от СОГГУТСТВЧГЮЩИХ катионов и анионов, связанных в удобрениях с NPK
3 Предлагается оценка буферных свойств почв к этементам питания по
данным взаимодействия почв с разными дозами и формами удобрений в модельных опытах
4 Установлено, «то буферная емкость почв в отношении элементов пи гания выше на бопее окультуренных почвах, меньше при большей насыщенности
почв вносимыми 1 .ементами, в интервалах меньших доз удобрений
Буферная емкость выше при ее вычислении для водо-растворимых форм
и ниже - для подвижных форм, выше для полевых УСЛОВИЙ И ниже для модепьных опытов, выше для растертых образцов и ниже для почв ненарушенного
сложения
Длч изменения содержания подвижных форм азота, фосфора, калия в
почве на 1 мг на 100 г почв требуетсч внесение в среднем около 100 кг д в NPK
на I га при варьировании величин в зависимости от указанных выше фаюопоч
от 15 до 300
Буферная емкость почв по отношению к эпементам питания зависит от
сопутствующих катионов и анионов, связанных в удобрениях с NPK
5 Предлагается опенка способности почв к поддержанию концентрации
ионов в почвенном растворе при их отчуждении с урожаем (возобновляющей
способности почв) с использованием последовательной десорбции ионов и s
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
твердой фазы Н2О и 0,2н НС1 до 7,5 л на 100 г почв.
6. Возобновляющая способность почв является одной из причин временной стабилизации содержания подвижных форм элементов при выращивании
' растений без применения удобрений. Возобновляющая способность почв выше
в почвах более гумусированных, с большей емкостью поглощения, более тяжелого гранулометрического состава, более окульгуренных и удобренных исследуемыми элементами. •
Предложения производству
.
•
1. Предлагается использовать разработанный алгоритм расчета взаимосвязей между агрохимическими и физико-химическими свойствами почв для
прогноза эффективности в повышении плодородия почв известкования, внесения фосфорных, калийных и органических удобрений на отдельные поля.
2. Для прогноза изменения свойств почв при длительном использования
их без внесения удобрений, при условии отсутствия видимых изменений содержания подвижных форм элементов питания, предлагается определение возобновляющей способности почв к азоту, фосфору, калию. •
3. Предлагается оценка буферных свойств почв к N, Р, К, в первом приближении, по данным модельных опытов.
,
Список опубликованных работ •
* •
1. Банников В.Н., Савич В .И., Байбеков Р.Ф. Оценка способности почв к
• поддержанию концентрации ионов в почвенном растворе при их отчуждении с
урожаем, в сб. «Создание высокопродуктивных экосистем на основе новой па- •
радигмы природопользования», Уфа, БГАУ, 2001, стр. 44-47
2. Слюсарев В.И., Савич В.И., Банников В.Н., Ахатова Г.Р. Устойчивость
почв к развитию элювиально-иллювиального процесса под влиянием кислотности, комплексообразующей и восстанавливающей способности мигрирующих
через почвенный профиль растворов, в сб. «Устойчивость почв к естественным
и антропогенным воздействиям», М., 2002, стр. 325
•
3. Савич В.И., Байбеков Р.Ф., Банников В.Н. Физические свойства почв,
как матрица их плодородия, в сб. «Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям, М., 2002, стр. 85
4. Савич В.И., Амергужин Х.А., Слюсарев В.И., Банников В.Н. Оценка
состояния системы почва-растение при электрофоретическом введении в нее
ионов и идентификации ответной реакции растений, •• 2-ая междунар. конф.
«Эволюция и деградация почвенного покрова», 2002, Ставрополь, стр. 115
. 5. Савич В.И., Санчес П., Банников В.Н., Амергужин Х.А., Байбеков Р.Ф.
• Оценка способности почв к поддержанию концентрации ионов в почвенном
растворе при их отчуждении с урожаем, Агрохимия, 2002, №10, стр. 5-10
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ооъем 1 Ъ п ~
"Sa^- К ь
АНО И-паге шспю МС\Л>
S^O Vti ^ква \ i Тимирязевская 44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
1 036 Кб
Теги
912
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа