Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Фосфатный режим мелиорируемых солонцовых почв (на примере почв каштановой зоны юго-востока Ростовской области)

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Фосфатный режим мелиорируемых солонцовых почв (на примере почв каштановой зоны юго-востока Ростовской области)"

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЖИНА .ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ, ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО 2Ш1Ш1

государстве:шш университет

ШШ Ы.В.ЛОЫОНОСОВА

Факультет почвоведения

Ы И Н К И Н А Татьяна Михайловна

ФОСФАТНЫЙ РИШ ЦЕЯШРИРУШЬК СОЛОНЦОВЫХ ПОЧВ ( на прииере почв каптаковой зоны юго-востока Ростовской области)

Специальность 06.01.03. - агропочк/ведвние н

агрофизика

АВ TOPESE Р. АТ

. диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

На правах рукописи

Москва - 1991

Работа выполнена на кафедре почвоведения и агрохимии ростовского ордена Трудового Красного Знаиенк государственного университета

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор П.А. Сздииенко

Официальные оппоненты: I» доктор биологических наук,

профессор Д.С.Орлов

2. кандидат сельскохозяйственных наук,доцент Н.Л.Гончарова

Ведущее учреадеое; Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт

Защита состоимся Г" /?->г /<!а Х>'1992 г, в /У часеЗсЯаш.

о' / ——— —.

в аудитории 12-2 на заседании специализированного совета К.053.05.16 ИГУ ии.11.В.Ломоносова по адресу: 119399, Москва, Ленинские горд, В-234, ИГУ, факультет почвоведения, Ученый совет

С диссертацией иокнг ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения ШУ,

Автореферат разослан " /г.

Ученый секретарь специализированного совета

г

II

Мотузова Г.В.

.г:а>

?д&л 1ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЛВОТЫ

йрТаЦИЙ )

Актуальность проблемы. В связи с повышенной уровня интен-'иаикации земледелия ь последние года актуальность проблемы мелиорации солонцов значительно возросла. Несмотря на достигнутые успеха в разработке наиболее эффективных приемов их г'олиорадия до сих пор остаются нерешенными многие вопросы

¿0(1 важной научной и практической проблеет. Это прежде все-"о относится к фосфатному режиму солонцовых почв и его изменения в процессе окультуривания. Трудность решения проблемы ;-а; глы чается в том, что при химическом и агротехническом методах мелиорации солонцов в пахотный сдой вовлекается значительное количество различного рода химических соединений, существенным образом изменяющих подвижность фосфатов.

Изучение новых условий фосфорного питания растений в процессе мелиорации солонцов возмогло лишь на основе глубокого теоретического анализа тех факторов, которые регулируют процессы трансформации, миграции, аккумуляции и уровни концентрации фосфатов в почвенных растворах. При отом метода исследований должны быть основаны не на эмпирически подобранных вытяжках, а на термодинамических принципах, позволяющих прогнозировать и рассчитывать конкретные параметры.

Цель и задачи исследований. Цельа работы являлась комплексная термодинамическая характеристика фосфатного режима солонцов, основанная на определении факторов: емкости, интенсивности, буферности, сорбционно-обменных свойств.

Программа исследований предусматривала:

1.-Изучить изменение фракционного состава фосфатов в процессе химического и агротехнического методов мелиорации солонцов.

2. Дать количественную характеристику процессов вторичного оспадения фосфатов при использовании вытяжки Ыачигина.

3. Установить влияние приемов мелиорации на фосфатный потенциал й фосфатную буферную способность солонцов.

4. Определить действие различных факторов на сорбционние свойства и подвижность фосфатов.

б. Установить оптимальные дозы фосфорных удобрений на мелиорируемых солонцовых почвах в звене севооборота пар -озимая пшеница - озимая пшеница.

Научная новизна работы. Впервые дана комплексная тер-цодтгамичаскал характеристика фосфатного состояния солонцовых почв в процессе их мелиорации. Вскрыты механизмы превращения фосфатов при агротехническом и химическом методах окультуривания солонцов. Модифицирована вытяака Ско-филда применительно к исследуемой почве. Рассмотрены трудности, возникающие при определении потенциальной буферной способности солонцовых почв по отношению к фосфатам (ПЕС*5) и внесены соответствующие изменения в методику Векетта и . Уайта. По диаграммам растворимости определены соединения фосфатов в мелиорируемых солонцах. Проведено изучение сор-бционных и изотопно-обменных параметров с использованием радиоизотопа фосфора Дана количественная характеристика процессам миграции фосфатов в почвах. Вскрыты механизмы снижения количества изотопнообменных фосфатов при окультуривании солонцов. Определены оптимальные дозы фосфорных удобрений на мелиорированных солонцовых почвах в звене севооборота пар - озимая пшеница - озимая пшеница.

Практическая значимость. Полученные результаты вошли в рекомендации по оптимизации мелиоративного состояния почв солонцовых комплексов (Новочеркасск,1990 ) и использованы станциями химизации, КЬгипрозеыом, Ейгипроводхозоы при составлении соответствующей проехтно-сметной документации.

Апробация работы. Основные результаты исследований до-дохены на заседаниях кафедры почвоведения и агрохимии РГУ (1989-1991), на научно-производственной конференции ученых ДСКИ (1989,1990), научной конференции, посвященной 125-де-тив со дня рождения Д.Н.Прянишникова (1990), научно-оргшш-аационной конференции молодежной секции ВОП (Ташкент, 1990).

Публикации. По теме диссертации опубликовано б работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов. Содеркят 164 страницы машинописного текста, 23

3.

рисунка, 20 таблиц. Список литературы включает 218 работ, з том числе 29 на иностранных языках.

СОДЕНСАНИЕ РАБОТЫ

Глава I. ОБЪЕКТЫ И МЕТОД! ИССЛВДОВАНМ

Объектами исследования являлись соло!ЩЫ ызтоиор^ние, полугидромосфшэ и гндромор^нио солончаковатыз высококарбо-натныа налонатриевыо на карСонатно-сульфатньгс лессовидных гл!шах. Распространены они о Донской сухосточной провинции темно-каштановых и каитановых почв Доно<-Сальского и Сало-Цанычского водоразделов п занимают плсдадь около 2 млн.га.

Изучение фосфатного режима мелиорируемых солонцовых почэ проводилось в полевых и лабораторных условиях.

Полевые опыты были заложены в совхозах шд.Лешша Знмосш-коассого района и "Ду<5оескнЯ" Дубовского района РостовскоГх области, явллвдихся стационара),т Донского сельскохозяйственного института. Доль опыта в совхоза пм.Ленниа заключалась в разработке технологии и технических средств мелиорации солонцов и изучение на этан фоне фосфатного реглета почп.

Почвенный покров опытного участка продстазлен ксиплексси каштановых почв и автоигр^иих средних солгнцоэ (25-35;» от площади комплекса). Схема опыта слодуд-цап:

1. Отвальная вспашка плотом 114-8-25 о почвоуглублением до 40-45 см (контроль)

2. Ярусная вспаска плугем ПТН-З-^.О на глубину <0-45 сл

3. Обработка плугом ПС-3-40 (конструкции ДСХИ) :т глубину 40-45 с?!

4. "Плантажная вспашка плугом ППН-ЬО на глубглу 40-45 а

5. Гипсование - 8 т/га (1/2 дозы пэ пагяоцогасоцу ¡;атр;э)

6. Гипсование - 16 т/га (полная доза).

Гипсование со-яскцоз осуществляли прнро.умп залепит::;! глм-ногипса.

Площадь кллдоП опитноЯ делянки 0,5 га (50x100 и ). Поя-торность опыта трехкратная с последовательна« распололениен делянок. Ка первой и траться зовторност^. на ййА солокцошх

поча были аааозеии диношчоскш площадки (ЮлЮ и), гдо согласно "«етсдпческим рекомендациям по мелиорации солонцов 1. учету заселенны/. почв'ЧЮ'/О) шегодно отбирались почвенные образцы.

Схема опыта с сов.-.озо "Дубовскпй" по установлений оптимальны;- доз фосфорнил удобрений следующая:

1. Навоз - 20 т/га - ¡¡.он (контроль)

2. ¿он +

3. ¿юн + Р&а

4. йон + Р^гу

б. ¿он + Р1Ь0

Учетная нлоцадь ошшай делянки I га (50x200 м), потор-нос? ь трехкратная, Полевой опыт был разделен на две части. Б одоюй из них навоз и фосфоцшо удобрения заделывались осень» обычной отвальной вспаикоП, а в другой - двухъярусной. Опыт залокен в звено севооборота пар-озимая пшоница-озиыая пшеница,

Для оценки ^сфатного состояния почв определены" подвишая РрО^ по Качигину, фршеционшк состав по Гинзбург-^юбедоьок! фосфатный потенциал по модифицированной нгши кото дико Аслш-га и Скофиядд с послодув'дими расчоташ по уравнению Н.Л.Ка- • нушшковой, ГШСР-по Бокотту н Уайту, расчот днаграш растворимости по Л.Л.ВоробьевоП. Количественная характеристика процессов вторичного осаждения '¿обстой - методом последоватоль-шх в?;тгаок с статических и динтмеских условиях

с применением шшеннтов. Сорбциошше сиойства солонцових почв; статика, динамика и изотопный обмен с использованием ^""Р по ыетодикаи кафедра применения изотопов и радиации е Сольш:с;.; хозяйстве ТСХА.

Физические и химические свойства солонцов (гранулометрический состав, плотность, порозность, состав ПШ и водной вц-ткакн, гум^с, соде]шшио Н,Р,К,СаС03, аморфного колеза) -общепринятыми методами. Статистическая обработка оксперимел-талышх данных - по иэтодико Е.А.^нтриева и Б.А.Дослехоьй.

Глава 2. ПРОЦЕССУ ВТОРИЧНОГО ОСЩЕНИЯ В СОЛОНЦАХ ОРИ ОПРЗДЕЛЕКИИ ЗАПАСА ПОДВШШХ «0СЗАТ0В

2.1. Влияние приемов мелиорации па динамику подвижного фосфора

Результаты исследований показали, что но наблюдается •сакой-либо четкой зависимости влияния различные приемов мелиорации на содержание подвижных фосфатов.

Это связано с тем, что при выделении из почвы подвижных фосфатов методом Мячигила во время приготовления вытяжки происходит не только их растворение, но и вторичное осаяде-нио, причем отот процесс при вовлечении в пахотный слой различного рода химических соед1шений шр.ххен а различий степени. ' Тагсяч образом, вытяяка ( №14)2003-" но пожог дать объективную сценку фосфатного рейта мелиорированных солонцовых почв.

2.2» Количественная оценка процессов вторичного осатделля фосфат-ионов

Нами сделана попытка количественно оценить процесса вторичного осиздения путем сравнения величин извлечения подвижных фосфатов последовательными вытялками (ЫН^^СОд в статических и динамических условиях, а также с применением анйони-тов.

Результаты экспериментов показали, что в солонцах 15 последовательных вытяжек ( ЫН^^СОд в статических условиях десорбируиг значительно меньше Р^О^, чем в каштановых почвах. Противоположная картина наблюдается в динамических условиях.

С нашей точки зрения, это связано с тем, что в каштановых почвах процессы вторичного осалдения развиты в ыеньазй степени, так как глинистые минералы, полуторные окислы и карбонаты а больпей степени, чем в солонцах, покрыты пленками органических соединений, закрывающими активные участки поверхности.

Для того, чтобы установить влияние процессоз вторичного осаздения на количество определяемых фоифатов различными методами удобно использовать анионы. С этой целью определение

штенсишости фосфатов (У ) проводили в 0,01 И раствора CaCIg по методу Скофилда и в той ко вытяжке при помощи шиоиита ЭДЭ-10 П в Cl-форме. Фосфатную емкость ( & ) определяли в 1% растворе (НН4)2С03 по методу Ыачигина и с использованием анионита (вариант Почвенного института им.В.В.Докучаева). Для изучения бьшн взяты различные типы солонцов юго-востока Ростовской области, различающиеся мощностью элювиального гор.А, величиной и типами засоления.

Результаты исследований показали, что во всех случаях . при использовании шионитоб наблюдаются более высокие значения -У и d .

Процессы вторичного осаждения о наибольшей степени развиты в автоморфшх солонцах и особенно в карбонатно-соле-вом горизонте.

Глава 3. ¿РАЮДОНШн СОСТАВ ¿OCwATOB В ООДОНЦЙХ И ЕГО ИЗДЕНЕЖЕ В ПРОЦЕССЕ ШШРАЩ

Определение фракционного состава фосфатов в почвах солонцового комплекса показало, что преобладающей формой является высокоосновныэ фосфаты кальция (Са-Рш) - 7,6-3,6$, несколько меньае - вторичнообразованных фосфатов (Са-Рц)-11,6-28,4%. Фосфаты цолочзй и кислые фосфаты кальция и магния (Ca-Pj) составляют всего 2,0-6,1% от валового фосфора, йосфоты аелеза и алшиния присутствуют в небольших количествах, причем распределение их по профилю кавтановил почв и солонцов соответствует содержанию в них подвизшых полуторных окислов, определяемых по методу Таима. Максимальное содержание фракций ле-Р и Ж- Р (9,0-15,4%) характерно для иллювиального гор.В^ солонцовой почвы»

Для определения доступности минеральных форм фосфора растениям представляет интерес соотношение как первых двух фракций минеральных фосфатов (Ca-Pj+Ca-Pjj) , так и содержание высокоосновных фосфатов ( Са - Рщ ) к с;ммо Фракций по„утораоквссй. Наиболее узкое отношение атих груш х&ракторно для иллювиального rop.Bj nous солонцового комплекса.

Существешюе изменение фракционного состава фосфатов ■ происходит под влиянием мелиоративных вспашек и глиногнлеа: увеличивается содержание высокоосновных Са-фзсфатов, снижается А1 и Зг -фосфатов и особенно количество кислых фосфатов кальция. За четыре года мелиоративного периода наблюдается увеличение соотношения Са-Р,!. /лг-Р*Зё-Р от 1,6 до 2,2. Следует отметить, что эти изменения затрагивают весь обрабатываемый слой. Уменьшение подвижного фосфора в слое 0-20 см при обработке плугом ПТН-3-40 связано с тем, что вследствие его конструктивных недостатков, часть карбонатного горизонта выносится на поверхность, ухудшая тем самым питательный ре?: к а верхнего наиболее плодородного горизонта. Такое снижение не наблюдается при обработке плугом ПС-3-40, так как он лишен указанных недостатков.

Глава 4. ТШ0Д1ШАЧ11ЧЕС1ШЕ ПОШШТЕШ ¿СОШНОГО РАВНОВЕСИЯ В ПОЧВАХ

4.1 Фосфатный потенциал

Установлено, что Еыт.така 0,01 !.! растпора СаСГ^, предлоаен-ная Скофилдом для определения фосфатного потенциала не пакет бить рекомендована даг солонцогих пота. В случае применения вытяжки СаС^ на солонцовых почвах происходят процессы ионного обмена, приводящие к изменения как агрегатного состава, а, следовательно, удельной поверхности, так и состава почвенного раствора. Кромо того, под влиянием вновь образовавшихся солей С'с и лЬ^ИСЬ, изменяется растворимость различного рада фосфатов кальция. Эти процессы не могут из отразиться на содержанки растворюшх фосфатов. В таких условиях трудно получить объективнее данное при исследовании влияния раз- . личных приемов мелиорации на величину фосЛатисго потенциала.

Нами проведены экспериментальное исследования по изучению влияния различных растворителей на извлечение подвижного фосфора из солонцовых почв. Для этого 5 г почвы заливали ЬО ил дистиллировашой воды, а толпе растворами 0,01 М концентрации: А/а (I , лМй, , йз£1х и смеси лЬСС + Сайг, в соотношении 2:1, характерном-для верили/ горизонтов авто-

ыор.'иш: солонца и.

1£ак показали наш исследования, при использовании в качестве растворителей: Л»0 , л/а и , АСаС12 на различных типах и подтипам, солонцов наблюдается значительная величина коэффициента вариации содержания фос4о-ра в растворе ( V = 22-36Й), что связано с процессами гидролиза и ионного обмена. В то ке время при использовании растворов л/а и + С(Д.! V = 10-1Ь'д>.

Таким образом, вытяшса 0,С1 М растворов л/а II + CQC.it о соотношении 2:1 может быть использована для определения фосфатного потенциала в солонцовых почвах.

Данные исследований (табл.1 ) показали, что все мелиоративные обработки способствовали некоторому повышения фосфатного потенциала, особенно на вариантах с ярусной обработкой плугом ПТН-3-40. Орудие ПС-3-40, вследствие наличия камер для оптимального крошения и перемешивания солонцового и карбонатного горизонтов, оказывает меньшее влияние на повышение рК верхнего пахотного слоя солонцов.

Вместе с тем необходимо отметить, что несмртря на резкое снижение содорхшния фосфора (Ср) в вытяхко 0,01 Ц растворов /УаС1+ Со № ^ на вариантах ц различными приемами мелиора- • ции солонцов величина рК изменилась незначительно. Это связано с различным изменением слагаемых рК, входящих в уравнение Н.А.Канунииковой.

4.2 Фосфатная буферность почв

Установлено, что при использовании методики Бекетга и Уайта по определенна. ПБС^ графики сорбции для каштановых почв и находящихся в комплексе с ними солонцов расположены выше оси абсцисс и десорбция фосфатов из них не наблюдается. Вытяжкой 0,01 11 раствора С&С!^ извлекается,из различных подтипов каштановых почв и солонцов Р моль/л, а добавленный к этому раствору Са(Н2Р04) содержит от 0 до 5« Ю-4 Р ноль/л, т.е. на 1-2 порядка выше, чем содержание фосфора в почвенном раствора. Это приводит к проявлению только процессов сорйции в связи о чей нижняя часть графика, полностью

Таблица I

Расчет фосфатного потенциала мелиорируемых солонцовых почв

Показатели

.Виды мелиорация

ПН-8-35

| ПТН-3-40 \ ПС-З-Ю ! ППН

-50

¡Гипсование ! 8 т/га

! Гипсование ! 16 т/га

Глубина отбора образца, та

¡С -20 ¡20-40 |0-20 ¡20-10 0-20 | 20-40 |0-20 ¡20-40 0-20 | 20-40 ¡0-20 120-40

рН 7,35 8,04 7,70 8,00 7,42 7,74 8,05 7,60 7,30 7,40 7,30 7,20

Сц-Ю^ыоль/л 4,47 0,91 2,00 1,00 3,80 1,82 0,89 2,51 5,01 3,98 5,01 6,31

о АуЮ ыоль/л 4,02 0,82 1,78 0,90 3,42 1,64 0,79 2,£6 4,-Л 3,54 4,46 5,55

ь 0,85 0,85 0,82 0,65 0,82 0,85 0,81 0,83 0,81 0,82 0,82 0,80

и 0,55 0,57 0,50 0,55 0,50 0,55 0,48 0,60 0,47 0,50 0,50 0,41

ь 0,90 0,90 0,89 0,90 0,90 0,90 0,89 0,90 0,88 0,89 0,89 0,88

ССаТ'10~2ыоль'/^1»30 1,10 1,50 1,30 1,40 1,70 1,95 1,50 2,15 1,25 1,40 2,45

Ао2+•10_2иоль/л 0,72 0,63 0,75 0,82 0,70 0,94 0,91 0,90 0,99 0,60 0,70 0,98 .

рСа^р/М^. 2,14 2,20 2,12 2,14 2,15 2,03 2,04 2,05 2,0о 2,22 2,15 2,01

Ср'Ю"^ моль/л 15,33 8,13 9,74 1,24 12,06 0,60 3,14 11,12 6,20 5,19 3,73 4,00

3,70 0,54 1,14 0,09 2,40 0,07 0,17 2,13 1,41 1,08 0,90 1,03.10

р-нД 5,43 6,30 5,96 7,00 5,62 7,14 6,70 5,08 5,85 5,97 6,05 6,00

рЙ(фосфатный потенциал) 7,05 7,02 7,30 8,29 7,18 8,54 7,86 7,06 7,51 7,63 7,71 7,61

отсутствует.

Для построения графика ПЗСР солонцовой почвы в описанную в предыдущей главе вытяжку + Со Сг.А вносили фосфор в количестве от 0 до 5«10"^ Р ыоль/л в вида ионофос-фата кальция, что позволило получить более наглядное изоб-раяение процессов сорбции фосфатов почвами (рис.1).

Рис Л Влшшие приемов мелиорации на ДБСР солонцовых почв: I - отвальная вспашка (0-20 си), £ - отвальная вспашка (20-40 си),

3 - двухъярусная вспашка (0-20 си),

4 - двухъярусная вспашка (20-40 см)1

Установлено, что при мелиорации солонцов происходит увеличение ЦЗСР, Как видно из рио.1, двухъярусная вспаа-ха ревко снижав* подвгашость фосфатов.

4.3 Диаграммы растворимости почвенных фосфатов

Нами были построены диаграммы растворимости почвенных фосфатов согласно мотодико Т.А.Рудаковой, Л.А.Воробьевой и Л.Л.Новых (I9BÖ). Установлено, что если при проведении отвальной вспашки уровень концентрации фосфора в почвенном растворе ограничивается осаждением фосфатов кальция о растворимостью, близкой к растворимости ¡грикальцийфосфа-та, то после проведения различных приемов окультуривания солонцов содержание фосфатов контролируется растворимостью близкой к растворимости гидроксилалатита. Все это ¿'называет на то, что в процессе мелиорации солонцов образуются более труднорастворимые фосфаты кальция.

Глава 5. ПРИМЕНЕНИЕ ИЗОТЕШ СОРБЦИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ФОСФАТНОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ

5.1 Сорбция фосфат-ионов в статических условиях

Для получения изотерм статики сорбции фосфатов выполнялись следующие условия: соотношение почва-раствор 1:2,5, время настаивания 4 суток. Результаты представлены на рис,2, из которого следует, что изотермы гор.А и Bj имеют выпуклый вид и при высокой концентрации раствора близки к насыщению. Изотерт карбонатно-солевого rop.Bg имеет сложный $ -образный характер, что указы- ' вает на разнокачественность сорбциогашх мест.

Для выяснения роли отдельных компонентов в поглощении фосфат-ионов почвами проводилось сжигание органического вещества перекисью водорода, обработка реактивом Таима для удаления полуторных окислов и 0,025 н HCl для разрушения карбонатов.

Сжигание органического вещества в гор.А вызвало некоторое увеличение сорбции фосфатов. Это связано с тем, »сто при сжигании его из пор пленки освобождаются полуторные окислы к глинистые минералы, активно сорбирущие фосфат-ионы.

При обработке и^О^ гор. происходит уменьшение сорб-ционной способности а отношении фосфатов. Однако, это связано на только с удалением органического вещества, но и предварительным разрушением карбонатов.

Рис.2 Изотермы сорбции фосфатов средним степным

солонцом: I - гор.Л, 2 - гор.В^ 3 - гор.!^

Для изучения влияния полуторных окислов железа и алюминия на сорбцию фосфатов солонцовой почвой проводили двухкратную обработку почв реактивом Тампа, что привело к резкому уменьшению (в 1,8-2,1 раз) сорбционной способности почвы.

Необходимо отметить, что если в гор.!^ такое снижение действительно обусловлено удалением аморфных полуторных окислов, то в rop.Bg - предварительным разрушением карбонатов.

Обработка 0,025 и KCl гор.В^ уменьшает фосфатную еыяоеть з 1,6 раза,при этом изотерма утрачивает волнообразный характер.

Таким образом, форсирование выпукло-вогнутой изотермы связано с наличием значительного количества карбонатов.Установлено, что сорбциснная емкость солонцовой почвы зависит от вида мелиорации. Все мелиоративные мероприятия способствовали пошиению сорбируемости фосфатов. Наиболее неблагоприятная обстановка слоя-шлась на варианте с плантажной вспанаой. При гипсовании солонцов снизилась подвижность <;>осфатов, однако в меньшей степени, чем при ярусных вспашках . Большее закрепление фосфат-исков карбонатами, чем гипсом, можно, видимо, объяснить как значительным повышением растворимости СаС03 при вовлечении их п процесс мелиорации, что связано с увеличением парциального давления СО^, ток я . более высокой дисперсностью СаС0а.

Над показали исследования Т.А.Соколовой (1965), при мелиоративной обработке в пахотный слой вовлекаются карбонаты кальция в форме пропитки и белоглазки с диффузными границами, иыеа:цими мелкие размеры и игольчатую форму кристаллов. В суспензии кальцита при рН-0,0-8,5 происходит в основном конкуренция между нонами HPÔÎ, , он" и HCO¿ . Так как константы растворимости обрадованных на поверхности продуктов реакции CöHPp4; Со(он)х ; СанСО\ имеют значения соответственно Ю"0,60, Ю-5»43 и I0"1'20, то ионы фосфата адсорбируются сильнее чем бикарбонатыые и гидрокенлыгав ионы. Конечнкм итогом сорбции фосфатов на поверхности кальцита является гидроксилапатит.

Для количественного описания процессов сорбции фосфатов в статических условиях использовано уравнение Лэнгаюра. Показано, что константа средства фосфат-ионов к поверхности солонцовой почвы была Максимальной в гор.Во н составила 0,42 ыг/мл.

5.2 Сорбция фосфат-ионов в динаыичоских условиях Целью исследований являлось получение динамических кри-

еых распределения меченых фосфат-ионов в почвах и влияние на отот процесс приемов мелиорации.

Методика исследований заключалась в непрерывном пропус-кании^через почвенную колонку 0,05 и 0,5 M раствора CaiH^PO^)^ с постоянной скоростью потока равной I0"4 см/сек. На рис,3 представлены динамшеские кривые, получении е при фильтрации через колонки 0,05 11 раствора СаЦьРО/ Как видно из рисунка, во всех случаях образуется стационарный фронт,форма и скорость движения которого отпоит харак-терныз особенности сорбции фосфатов различными генетическими горизонтами.

Графики движения точек фронта половинной концентрации (S= 0,5) представляют прямые линии, что.является экспериментальным подтверждением теоретического представления о формировании стационарного фронта для режима динамики сорбции при выпуклой изотерме. Получешше из графиков значения скорости движения ( XcwN ) и ширины фронта ( б~х = Xq q-Xq 2) приведены в табл.2. . '

Таблица 2

Скорость движения и ширина фронта сорбции моченых фосфат-

конов солонцом из 0,05 M раствора CaUI^KbJg

Образец см/мл | 6~Х ,СМ

Гор. А 1,77 4,0

Top.Bj- . 1,25 3,0

Гор.В2 0,82 1.8'

Отвальная вепшзка, 0-20 см 1,63 ' 2,9

Отвальная вспашка, 20-40 см 1,04 2,2

Двух-ьярусная вспашка, 0-20 си 1,38 2,5

Двухъярусная вспашка,20-40 си 0,73 0,8

Гипсование (16 т/га),0-20 сы 0,83 1,0

Гипсование (IS т/га), 20-40 си 0,92 1.5

Рис.3. Динамические криЕыв распределения 0,05 У Ca'H^PO^)^ в почвенной колонке: а - гор.А (А = 3,95 иг Р^О^г), б - rop.Bj ( S. = 6,17 мг Pg05 / г), в - rop.Bg ( « 8,25 иг PgOp/r).

16.

Дщшыо таблицы показывают, что наименьшая ширина фронта и соответственно скорость его двкаения отмечается в карбонатном гор.В^, где образуется почти прямоугольная зона насыщения. Наоборот, наиболее разг&гшй фронт наблюдается Б гор.А.

Следует подчеркнуть, что сложный ^ -образный вид изотера сорбции фосфатов карбонатным горизонтом солонца отразился на характере динамических кривых. При использовании 0,5 11 раствора СаСН^РО^) о динамические кривые имели совершенно иной характер, чем в случае 0,05 М раствора СаСН^О^)^ и характеризовались двумя зонами насыщешш. Такое различие, по-видоюму, могло объяснить неодинаковым механизмом сорбции фосфатов при использовании различных концентраций меченого раствора.

Различные приемы обработки и химическая мелиорация суща-ствшпшм образом отраэилл-ь на характере динамических кривых. Особенно значительные изменения в уменьшении ширш1ы фронта к скорости его движения отмечаются на варианте с двухъярусной вспаикой.

При использовании на вариантах с ыолиорацией 0,5 М раствора СаСН^К)^)^ происходит четкое обособление двух фронтов, причем нижняя зона насыщения, по-видимому, соответствует сорбции фосфатов на пленки органо-минеральиых гелей, а верхняя связана с химической сорбцией фосфат-ионов. Сделана попытка использовать уравнение В.В.Рачинского для описания . профиля стационарного фронта динамики сорбции фосфата из 0,05 Ы Са(Н2Р04)2.

Получено следующее уравнение кривой распределения фосфата в почвенной колонке: оч

X - 1.65 V* 0.90[1.Ч7 Ьг - 1] ,'

Рассчитанная теоретическая кривая показала хорошую сходимость с экспериментальными данными.

5.3 Изучение подпшзюстн сорбированных фосфатов методом изотопного обмена

Для установления подштюстп сорбированных фосфатов нал-солее приемлемым является метод изотопного обиенне

При изучении подвинности сорбированных фосфаг-ноиоа был использован статический метод. Образцы почв, сорбирование различное количество иечошх фосфат-ионов, обрабатывали равновесна раствором нсмечгного фосфата Са(Н^РОл

Результаты исследований,, представление на рис.4, показывав?, что з гор.А и В^ наблюдается постепешоо умоиьнспиз количества изотопно-обменшх фосфатов с усоличоииси волич:!-Ш СО{)бЦИИ,

Ш д с о/ - О /0

90

80 \

70 Ч - \ ч

60 Ч

50 -

40

20 ¡0

'2 а.

5 мгН0</г

А

/2

/б

20

Рис.

Зависимость сздзрщания изотопнсобме.чных фосфатов (в) от величию! сорбции ( £ ): I - гор.А,

2 - гор.В|, 2а - гор.Вг, насьще'шоЯ кальцием,

3 - гор..

18.

Первые порции фосфата сорбируются с образованием'подвигали: фор.; почти на 85-95/* вступающих в изотопный обмен. С дальнейшим увеличением количества сорбированных фосфатов подвижность их уменьшается и при величинах равновесной концентрации 6-8 мг Р20р/г относительное содержание изотопно-обменных фосфатов приолизительно стабилизируется и. колеблется в продела;-: 60-70$ от общего содержания фосфатов.

Саигание органического вещества приводит к обратной ' зависимости - с увеличением величины социум повышается количество изотопнообменных фосфатов. Это связано, как уко отмечалось, вероятно с тем, что в почвах первые порции фос-.. фате, сорбируются На пленки органомицеральных гелей, которыми закрыта минеральная часть почвы. Легкая десорбируеыость этих фосфатов указывает на то, что природа их связи является преимущественно поверхностно-адсорбционной.

По характеру изотопного обмена резко отличается от вышеописанных гор.Б^. В нем первые порции фосфита, сорбируются с образованием наиболее прочно связанных неподвижных форм. Разрушение карбонатов точно вычисленным количеством 0,025 н НС1 резко повысило содержание изотопнообменных фосфатов, при этом зависимость и/ количества от величину сорбции становится аналогичной гор.А и

Необходимо отметить, что во всем интервале исслодуеных концентраций в гор^ отмечается высокая .подвижность сорбированных фосфатов, которая на первый взгляд находится в противоречии с большим количеством аморфных полуторных окислов, переходящих в вытяжку Талка.

В связи с этим нами была предпринята попытка определить подвижность фосфатов, сорбированных полуторными окислами. Через колонку с почвой, насыщенной радиоактивным раствором СаШ^РО^з» последовательно порциями по I мл пропускали в начале 0,5 н л'И^Ъ при рН * 0,0 до стабилизации активности сорбированных фосфат-ионов, после этого 0,5 н Кц(/ч (СМ] с рН = 6,2. Характер десорбгши фос{лтов указанными растворителями в динамически/, условиях позволяет от-

делить ыенео прочно связанные от более прочно связанных»

Резкое падение активности твердой фазы при пропускали« раствора К, [ЗёГС/^¿¡показывает, что поглощение фосфатов гидроокисью железа является преимущественно поперхнастно-адсороционным, в то время как окисли алюминия прочнее удерживают фосфат-ионы. Состав поглощенных катионов оказывает значительное влияние на подвижность сорбированных фосфатов. Насыщение солонцов ионом в 1,6-2 раза снижает количество . ИзотопнооО'менныя [осгратов (рис.4).

Глава 6. ШШШК ССС^ОРШСС УДОБРИШЛ НА ЖЖМ

озимой шащи

Для установления оптимальных доз фосфорные удобрений в звене севооборота пар-озимая пшенI!ца-оз имая п&еница в совхозе "ДубовскиП" Дубовского района Ростовской области были заложены соответствующие половые опыты.

Результаты, представленные в табл.3 показывают, что мина-ралыше удобрения оказывают более высокий аффект на мелиоративном фоне. .

Таблица 3

Влияние фосфорных удобрений на урожай озимой паеницы, . ц/га ^непосредственное действие)

Вариант

Отвальная вспашка ! Двухъярусная вспашка

Урохай к | Урожай к

198811989! 19901 сред*™"?-! 196811989! 1990! сред- IН™*" ;_! I 1нее ]Р°ЛП | . | 1 1нео 1Р°СТ)

Навоз 20т/га- . фон(контроль) 17,0 21,9 20,3 19,7 100,0 19,6 24,3 22,1 22,0 100,0

Фон+Рвд 19,1 21,5 22,8 22,1 112,2 21,4 27,4 24,0 24,3 110,5

&>н+Роа 20,4 25,0 23,2 22,9 116,2 23,0 29,5 26,2 26,2 1X9,0

фон+Р120 ^ 24>8 24»6 119,2 24,7 31,5 27,7 28,0 127,3

Фон+Р150 20,1 26,8 24,7 23,8 120,8 23,9 32,7 28,1 28,2 128,2

НСР^ 1,9 2,3 2,2

1,6 .1,9 1,5

В этом*случае в почве больше накапливается влаги, улучшаются ее физические свойства, что способствует высокой отдаче от удоброний. Однако, на вариантам: с мелиоративной вспайкой, вследствие закрепления фосфатов карбонатами кальшш, более эффективными являются повышенные нормы основного внесения фосфорных удобрений. Наиболее оптимальная доза - Р^зд»

ВЫВОДЫ

1.Агротехнические и химические метода мелиорации солонцов, основанные на вовлечении в пахотный слой значительного количества различных химических соединений, существенным образом отражаются на процессах вторичного оса-вдения фосфатов, что затрудняет объективную характеристику фосфатного режима почв общепринятыми химическими методами.

2. Исследования десорбции фосфатов последовательны?,и вытяаками 1% (л'Нч\С0ь и статических и динамических условиях, а также использование анионитов показали, что процессы вторичного осаждения в большей степени развиты в солонцах, чем'находящихся в комплексе с ними каштановых почва;.,

3. Фракционирование фосфатов по методу Гинзбург-Лебедевой показало, что в солонцах преобладающей формой являются высокоосновные фосфаты кальция С Са-^ ■)• За пять лет мелиоративного периода еще более расширилось соотношение между Са-Р,ч/ А1-Р+11-Р с 1,6 до 2,2.

4. Рассмотрены трудности использования величин фосфатных потенциалов для характеристики фосфатного рекима ис/ следуемых почв, связанные каксироцессами ионного обмена при применении вытяжки Скофилда, так и различным изыене-1шем слагаемых рК в процессе мелиорации. Установлено, что образующиеся в результате ионного обмена соединения: лЪС1 » А/а^Оц, Саиг #и //оО- + СаС.{.А по разному влияют на растворимость почвенных фосфатов. В целях снижения

процессов ионного обмена предлсаено использовять вытязс-ку 0,01 11 растворов л/аЦ + СаС11 в соотношении 2:1.

б. Под влиянием агротехнической и химической мелиора-цки в 1,1-2,5 раза повышается величина ИБС?, что свидетельствует о более прочном закреплении фосфат-ионов.

Установлено, что графический расчет ПЕО^ возможен лишь при снижении на порядок концентрации растворов СаСН^РО^)^, чем ото предусмотрено методом Бекотта и Уайта.

6. Использование дпагрксм растворимости для определении форм минеральных фосфатов позволило установить, что п процессе мелиорации образуется более груднорастворниыз фосфаты кальция в связи с переходом трикальцийфосфата з гидроксилапатит.

7. Исследована сорбция фосфат-ионов в статических условиях в широком интервале исходных концентраций растворов СаСН^к)^)^ от 0,005 -0,5 К. Выявлено влияние органического вещества, полуторных окислов, карбонатов на сорбцио фосфатов. Волнообразный характер изотерм сорбции в солонцах при проведении ярусных вспашек и гипсования указывает на решающую роль карбонатов и гипса в связывании фосфат-ионов почвами.

8. Проведены экспериментальные исследования динамики сорбции фосфатов почвами, ¿орма динамических кривых хорошо коррелирует з характером изотеру сорбции. Под влиянием мелиорации уменьшается скорость движения и ширина размытия фронта. Установлена возможность применения теоретических уравнений неравновесной динамики сорбции для описания проц-зсссз поглощения фзефат-моноз почвами.

9. Методом изотопного обмена выполнено определенно подвижности сорбированных фосфатов. Результаты исследований показали, что на вариантах с отвальной пепашой стмочается высокая подвияность сорбированных фосфат-ионов, которая в 1,5-2,3 уменьшается под влиянием различных приемов мелиорации. Особенно резкое снижение подвйяности отмечено на вариантах с ярусной вспашой плугом ПТН-3-40, что связано с

вовлечением в пахотный слой высокодисперсных форы карбонатов кальция.

' 10. Полевые опыты показали высокую эффективность основного внесения фосфорных удобрений при освоении солонцов ярусной вспашкой. Наиболее оптимальной дозой основного внесения фосфорных удобрений является Рдо» способствую- щей увеличению на 25-30% урожая озимой пшеницы, наибольшему снижении себестоимости I ц зерна при повышении уровня рентабельности его производства и окупаемости дополнительных затрат.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Фосфатный потенциал мелиорируемых солонцовых почв// Мелиорация и обработка солонцовых и эродированных почв.-Персиановка,1937.-С.41-47 ( в соавторстве).

2. Влияние различных приемов мелиорации на фосфатный режим мелиорируемых солонцовых почв//Известия Сев.Кав.научи, центра высш.школы.Естеств.науки.-19Б8.-№ 3.-С.6-14 ( о соавторстве).

3. Использование диаграмм растворимости для определения форы минеральных фосфатов в мелиорированных солонцовых поч-вах//Освоени0 солонцовых, мочаристых и .эродированных почв,-Персиановка,1989.-С.70-77 (в соавторстве).

4. Фосфатная буферная способность мелиорируемых солонцовых почв//Известия Сев.Кав.науч.центра высш.школы.Естеств. науки.-И90.-» 3.-0.20-28.

Б. Рекомендации по оптимизации мелиоративного срстояния почв солонцовых коыплексов.-йовочеркасск,1990.-82 с.( в соавторе*--4

НПО 'ЮГМЕЛИОРА1ШЯ' 1091 г. Здх. ТИР. 400 ,