Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Фосфор в почвах Сибири

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Фосфор в почвах Сибири"

ОМСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ С. М. КИРОВА

На правах рукописи

АНТИПИНА

Любовь Павловна

ФОСФОР В ПОЧВАХ СИБИРИ

06.01.04 — агрохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

ОМСК 1991

■ Работа выполнена в Сибирском научно-исследовательском институте земледелия и химизации сельского хозяйства Российской сельскохозяйственной академии

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных

наук, профессор Бурлакова Л.11., доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Б^молаев О.Т., доктор сельскохозяйственных наук, профессор Синявский В.А.

Ведущее предприятие - Всесоюзный институт удобрений

и агропочвоведения имени Д.Н.Прянишникова

Защита состоится 25 октября 1991 г. в 10 час. на заседании специализированного совета Д 120.19.01 в блоком ордена. Ленина сельскохозяйственном институте имени С.М.Кирова

; Адрес: 644008, г.Омск, Омский сельскохозяйственный

| институт.

| С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского I сельскохозяйственного института.

Автореферат разослан августа 1991 г.

Ученый секретарь. <1}/к,пи Л^ специализированного совета ^мьШ&Т! Пьянов В.П.

,. !

" 'Г ' ''! СЕЦАЯ ХАРАКТЕР!1С1ША РАБОТЫ

,Дс.ч I

Актуальность проблемы. Несовершенство нетодов почленно:! диагностики приводит к ошибкам в сценка обеспеченности фосфором почв целых регионов, низкой окупаемости удобрений.

Сокращения непроизводнтельньк потерь удобрений поено достичь на основе совершенствования методов оценки запасов и, растворимости фосфоросодержащих соединений почеы. Тгррито- ; риальные различия этих показателей обусловливаются прехде всего составом почвообразуюних пород, преобразованных зо- ! нальными экологическими , физико-химическими и антропогенны-' ми факторами. Вьщеление провинций по растворимости запасов | и химизму превращений фосфора позволит научно обосновать | сроки, способы и дозы внесения фосфорных удобрений. !

Рациональное использование фосфорных.тунов требует сспзр-шенствования оперативной диагностики путем корректировки шкал метода Чнрикова и определений растворимости фонда в солевой 0,0Ш СаС^ вытяжке по Скофилду.

Окультуривание всего или части пахотного слоя обеспзчн-; вает максимальную продуктивность пашни, высокую окупаемость туков. Новые подходы с позиций термодинамики к процессам преврааения природного и внесенного в почву фосфора позволяют получить б^лее обоснованные данные для расчета баланса : этого элемента в земледелии.

Работа является научной основой для совершенствования ' методологии оценки почвенного плодородия и направлена на по-; вышение использования ресурсов фосфора почв и удобрений. Исследованиями найдены новые решения проблемы диагностики и ; оценки плодородия почв, имеющие вакно& народнохозяйственное ; • значение.

Цель исследований - райснияоЕать почвенный покров Западной Сибири по солевому составу и хепактьру превращений ф-осфора. Определить типы фосфатного состояния почв, установить негативные н позитипны? факторы, влияюсис- на озстэори-кость запасов и утилизацию фосфора поив' и „ло^ениЧ. Усопц1-_ сенсмовать нь этой основе- спрратшзную диагностику, рзпрабо-^ тать параметры оптимального состояния плодородия по ;1ссфору и способы его достижения.

I Для этого необходимо решить следующие задачи:

(

! оценить качественный состав и растворимость фосфора почв 1 по провинциям региона, обосновать причины и достоверность : различий изученных показателей; установить основные законо-'. мерности превращений фосфора и факторы, определявшие их проя&-' ление в системе почва—почвенный раствор; определить зоны экстенсивного, интенсивного действия фосфорных удобрений и начало процесса зафосфачивания на основе моделирования содержания фосфора и реакции яровой пшеницы на его внесение; рассчитать нормативы расхода на воспроизводство плодородия почв; усовершенствовать оперативную почвенную диагностику фосфора; установить размеры поглощения и прочность связи фосфора с адсорбентом по провинциям; определить размеры мобилизации фосфора в пару.

Научная новизна. Впервые проведено рЗонирование территории Западной Сибири по запасам и качественному составу фосфатного фонда. Выявлены причины его неоднородности.

Отмечена связь профильного распределения фосфора с процессами почвообразования. Процессы оподзоливания, осолодения, солонцеватости способствуют миграции фосфорных комплексов в условиях промывного водного режима почв. Проявление ее огра-. ничено зоной низких профильных запасов кальция.

Установлены факторы, определяющие поведение фосфора в системе: степень насыщенности фосфатной емкости почв, гранулометрический состав, интенсивность запасов и фосфатная бу-ферность. От их состояния и выраженности зависят процессы мобилизации, адсорбции, потребления туков.

Методами контроля фосфатного состояния почвы являются показания O.OIK CaCIg вытяжки (сР, мг Р^О^/л), По концентрации установлены зоны окупаемости единицы Pgftj зерном: низкая, когда значительная часть Р^О^ удобрений идет на компенсацию нсчасышенности твердой фазы почв; оптймальная-соответ-ствует эконимичэски целесообразной окупаемости и высокая -означает начало зафосфачивания. Эти показатели определены и рекомендованы для почв Новосибирской области (Антипина, Малыгина, Паикорич, 1990). Рассчитаны нормативы на воспроизводство йдьйицк :>'шг.оа (мг на-ЮОг-почвы) и концентрации (мг ни литр) огомента. О:'а неравнозначны по.прошшком к учеиьтистея по

■ мере насшения емкости почв фосфором. Предложен способ рас- 1 ; чета доз PgC^ по нормативны;! показателям.

Практическая ценность и реализация результатов, осуществлена при написании раздела рекомендаций "Интенсивные техноло-, гяи возделывания яровой пшеницы в Новосибирской области" (1986, 1987), рекомендаций "Научное обоснование распределения и применения фосфорных удобрений по Новосибирской области" • (1966), "Фосфорные удобрения под яровую пшеницу в услови х Новосибирской области" (1989). Рекомендации утверждены НТС Облисполкома Новосибирской области и рекомендованы для ьнед- ; рения хозяйствам области (Протокол № 216 от 17 декабря 1987 года).

Проектно-изыскательским станциям химизации сельского хозяйства Западной Сибири рекомендовано проводить оценку обеспеченности почв фосфором по откорректированным шкалам метода ! Чирикова и по растворимости запасов в 0,0IM CaCIg вытяжке. Даны параметры (сР), соответствующие высокой окупаемости ту-; ков пшеницей. Они изложены в рекомендациях "Оптимизация фоз- ; фатного режима почв Новосибирской области" (1990).

Вклад автора в разработку проблемы состоит в руководстве и участии в закладке опытов, маршрутных обследований, прове- ■ дении анализов и их обработке. Исследования за пориод 1981- 1 1989 гг. выполнены в рамках тематического плана СибНИИЗХИУ , СО ВАСХНИЛ по теме I.Ol 0.51.01.01.И4: "Разработать и внед-: рить оптимальные модели воспроизводства плодородия почв в це-j лях совершенствования зонайышх систем земледелия". В выполнении темы кроме автора принимали участие Пасжович Н.К., На- 1 лыгина Л.П., Аверкина С.С., Пшнковйч А.Г. В обработке результатов на ЭВМ участвовали Юнаков А.И., Сорокин О.Д., Kiihl-it A.B.

Апробация работы. Положения диссертации доложены и обоут-дены кв региональных совещаниях: "Основные результаты и перспективы исследований по сельсксиу хоояй.пгу с Сионрг л на Дальнем Востоке" (Новосибирск, 1SÄ); на пизрдкнадись'пи» ; . ;' совеиекки учаотшпеяе Геогрдф,к-.юлккй 'с«-.ти 'гт'ихр с /левропии-/>•.' ми Зауралья, Скбири и Дальнего BccvoKn лэ оСигмяпн^' ¡ipov-!. .• ряммач 0.51.02; 0,51.03 на-тяму: "Разработка к пн-здр;.'г:-с ип-тднеишых технологий воз,-к.тшш сельгкохоэяЯстш: rj.i ггулг-тур из c?»crso г-Я'лагагного «спг.зчэзовстра плг-дпьодоя ночь"

¡(Новосибирск, 1987); не УШ всесоюзном съезде почвоведов: [ :"Проблемь фосфора в земледелий Сибири" (Новосибирск, 1589). | ' ДУ^'ЩМлМ^ теме диссертации опубликовано 56 работ в !центральных журналах и сборниках общим объемом в 25 п.л. ! Структура и объем, работы. й*ссертацйя состоит из введения, четырех глав, выводов, рекомендаций производству, списка читературы и приложения.

: р- г-.-рант.* • машинописи, она содержит

35 рисунков , 35 таблиц в тексте и 4 - в приложении.

На защиту выносятся следующие положения:

1. На территории Западной Сибири выделяются неоднородные по запасам и составу фосфора провинции, обусловленные различиями состава почвосбразуюашх пород и зональностью процессов почвообразования.

2. Процессы потребления, мобилизации и иммобилизации фосфора регулируются степенью насыщенности фосфатной емкости почв, отражающей термодинамическое состояние системы почва -почвенный раствор - растение.

3. По показателя.; фосфатного состояния выделяются следующие уровни окупаемости фосфорных удобрений: критический и оптимальный (биологически оптимальный и экономически опти-

. мальный).

Объект и методы исследований

Объектами служили господствующие типы почв по физико-географическим зонам Тюменской, Курганской, Омской, Новосибирской. Томской, Кемеровской областей, Алтайского и частично Красноярского крае«, Амурской области, Якутской АССР, Казахской ССР. Всего заложено 206 разрезов с отбором проб по генетическим горизонтам и последующим их анализом по прописям, опубликованным в "Агрохимических методах исследований" (И.,1975) и в сборнике стран СЭВ: "Агрохимические методы исследования фосфатного режима почв" (Йена, 1962).

Определение валового Р2<^ выполнено по Гинзбург, обшего минерального - по Мета. По их разнице рассчитаны органические формы. Фракционный состав минерального фосфора сделан в модификации Гинзбург-Лебедевой. Общий минеральный фосфор минус сумма фракций рассматривается как окклюдирог.анныН, а сумма пягк ¡пакцтД - как г.ктимтя часть кмтрагьного фонпа.

По этим показа-ггзяя кроЕОзона оценка качественного coa- . Tasa фосфора почв. Иатодс» глагшлс компонент по результате:-? ; анализов образцы объединена в статисаичаски неоднородные ; группы (Антипина, 1965; Паакович, Рсчкин, 1985). Свойства ! почв, обуслошвгио дэгеаио на провинции по фосфору спределз-! ны дисперсией главных компонент, а направленно связи - векторами (Рожзов, 1975), '

Запас Р^О^ (Q. ,sjp ua 100 г) определен по Чирихову, а концентрация фосфора - по Скофалду { ¿/ ,мг на литр). ¡

Константы ПР ваздехекы нами по составу ионов в почвенном растворе. Для расчета активности ионов взяты отрицательные ) логарифмы (рК) и поставлены в уравнения, приведенные для чистых препаратов (Кудеярова, 1970). Сходимость цифр рК и ПР указывает на участие соединения в равновесии системы: почвам почвенный раствор. Растворимость фосфорных соединений зави- ; сит от реакции среды. Господствумяики.ионами при рН от 5 по 7 являются Н2Р0;, поэтому JJoztn о, Lindsayвыразили раствори- i мость чистых фосфорных соединений графически в вида р Н^РО^ j от рН. При.построении изотерм растворимости фосфатов кальция ; учитывалась его концентрация в 0.0IM CaCIg растворе (рСа=2). ! Методика расчетов рК при построении изотерм растворимости минералов приведена в "Агрохимических методах анализа почв". Этот метод не дает обсолютных величин, но отражает качествен-; ную характеристику о степени их растворимости и возможных превращениях.

За величину емкости поглощения фосфора условно принято -количество, которое почва способна удерживать из определенной концентрации монофосфата кальция при одинаковых условиях анализа (время настаивания, температура, отношение почва:раствор) Она определена методом Асяиг?ази-Гинзбург в опытах с насыпе- j нием почв фосфором серией возраставших концентраций: I, 2, 4, 6, 10 , 20 , 40 , 60 , 00 мг PpOij на 100 г почвы. Размеры погло- • тения определены по разности первоначальной и конечной кон- • центрации фосфора в О,DIM CaCI^ штякие зэ две окспогиц'п-: времени. Первая серия опыта (30 шн) соотвстс пуст прохождению стадии поверхностной сорбции фосфатов. Вторая - (5-7 суток)- характеризует обьеч, близкий к о^дему поглсфняй. Анали-; зи с применением ^"Р выполнен« й.Т.Рудь ко мете пике Соколова»;

| Сердобольского, Синягиной (1975). На этой основе определена 1еикость поглощения фосфора и константы Лэнгмвра, построены 1 изотермы сорбции. По ним установлен адсорбционный максимум (Ajj^), энергия сеязи фосфора с почвой (К), а также степень : насыщенности фосфатной емкости почв (^"р^с^»^-

Поглощенный фосфор рассчитан в мг на 100 г почвы по ; формуле:

¡где х/т - количество ^2%' поглощенное почвой, иг на 100 г; | \tax ~ адсорбционный максимум;

! С - равновесная концентрация фосфора, иг Pj>0fc> на | литр; ...

tf - константа энергии связи; | Изотопное определение равновесной концентрации по Ь&по*/

s>cha.w (1975) по формула:"N)' Ni ' где Ср и CQ - равновесная и исходная концентрация фосфора, мг/л;

N- исходная активность раствора; . /}/- активность после 60 мин взаимодейс¥виР§нпочвой. Сорбция фосфора рассчитана по формуле:

, где • V - объем раствора в мл; ^ - навеска почвы, г;

Изотопно-обменный фосфор определен следующим образом: п ~ No-Nt

Отсюда рассчитала степень насыщенности емкости почв фосфором:

t* = А ток ' Учитывая простоту и доступность расчета, степень насыщенности устанавливали процентным отношением содержания подвижного фосфора по Чирикову к сумме 1-У групп минеральных фосфатов почв.

Изучение отзывчивости яровой пшеницы Новосибирская 67 на внесение возрастающих доз монофосфата кальция и связи с показателями фосфатного режима почв проведено по результатам 155 вегетационных опытов 1982-1989 гг. Для их закладки отбирали ' из пахотных слоев почву господствующих типов Запалной Сибири. Схема опытов включала дозы'PgOt^O; 37,5; 75; 150; 187,5;

300 мг на кг почвы на азотно-калийном фене. Повторность иес-| тикратная. Влажность в период вегетации поддерживалась в оп-| тимальном режиме. Опыты поставлены в сосудах Митчерлиха в | соответствии с методикой (Шурбицкий, 1963). Результаты обработаны статистически (Доспехов, 1979). Отзывчивость яровой ! пшеницы положена в основу подбора нормирующих показателей: , критической степени насыщенности фосфатной емкости почв, оп--ределения оптимальных параметров для получения экономически : оправданного урожая. Для этого использован метод кусочно-ли-| нейной апроксимации (Южаков, 1989). Подбор количественных | показателей проведен методом нелинейной минимизации суммы . : квадратов отклонений экспериментальных данных от модели. По | результатам опытов было построено три модели взаимодействия:1 'доза Р£&5—«-показания метода Чирикова; доза—-концентрация1 фосфора; доза —»■ урожай. I ■

Форма, направление и количественные связи между урожаем!, отзывчивостью яровой пшеницы, запасами фосфора (0) и концентрацией установлены полиноми альным анализом.

ВЛИЯНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И СОСТАВА ПОРОД НА СПЕЦИФИКУ ФОСФАТНОГО РЕНИНА ПОЧВ

Равнина носит котлоеинный характер. С севера ее обрам- | ляют Вассганское и Зауральское плато, на западе - Урал, на ' юго-востоке - горные сооружения Алтая и Салаир. , на юго Ка- | захской мелкосопочник (Архипов и др., 1970). К Уралу и Ка- I -захскому мелкосопочпику примыкают-Зауральское плато, Иеимс- } кая равнина, к Алтаю и Салаиру - Приобское плато, Присалаирс-кая и Приалтайская возвышенности. Все они составляют высокую периферийную часть котловины. Средняя ступень с отметками : 140-150 м представлена плоскими равнинами: Илимской, Приир- • ткпекой, Кулундинской. Самая пониженная часть охватывает | -Обь-Иртымкое междуречье и Тобол-Иртышскуи низменность.

Геологами Е.В.Шумиловой (1963) и В.В.Добровольским • (1965) приведена схема терригенно-минералогических провин- г, ций в ~с:рр;я'.Учетвертичных отложениях Западно-Сибирской низ--менности. Сравнением петрографического состава пород питая- ; щих провинций с сродне-четвертичнкии им удалось оконтурить \ '■ , три пролшш.чи с разит/ участием наносных порог! л ^ермнрова- ;

нии четвертичных отложений. Зафосфачивание пород высокоосновными фосфатами кальция обнаружено в Присалаирье, Приобье, Восточной Барабе, юге Ишим-Иртыяского междуречья. Почвы с высоким содержанием апатита в гор. С отнесены методом Чири-кова к высоко обеопече'шым фосфором. Богатство пород) как и обеспеченность почв фосфором уменьшается с юго-востока на северо-запад равнины.

Условия питания фосфором зависят от ряда физико-химических свойств почв. Западная Сибирь неоднородна по гранулометрическому составу (Панфилов, 1973, 1977). Почвы возвышенной юго-восточной части развиты на покровных пылеватых суглинках. Обилие кальция, опресненность фиксируют процессы передвижения продуктов почвообразования. Юг равнины сложен осадочными, легкими породами. В системе аккумулятивных равнин почво-образувщае породы обогащены илом (40-50%)^отнесены к тяжельм суглинкам и пылевато-иловатым глинам. Определение минеральных фосфатов во фракциях темно-серой лесной почвы Ишимскгго района Тюменской области позволило установить по содержанию' PgC^ следующий убывавший ряд: мелкая пыль (185 мг/100г)> ил (65)> средняя пыль (74)> крупная пыль (59)*

Фосфаты полуторных окислов и Ca-Pj связаны с гумусовым веществом почвы, поэтому возможно их перемещение вглубь. Сапой мобильной фракцией являются Са-Рд. Апатиты приурочены к фракциям < 0,05 и < 0,01 (27-34%), в иле их содержится от 9 до 13$, в мелкой пыли от 9 до 11%. Таким образом, в легкосуглинистых почвах преобладает фосфор, связанный с грубо-дисперсными фракциями. Поэтому в них слаба энергия связи адсорбента с сдсорбатом и лучше условия питания. В почвах тяжелого гранулометрического состава режим питания более напряженный. И в том, и в другом случае он регламентируется насыщенностью емкости почв.

Насыщенность фосфатной емкости почв ( PgOt^ оказывает влияние на содержание доступного фосфора в почвах ("¿=0,825). Так в легком суглинке с ростом l/'pg^./È от 10 до 40 содержание элемента возросло с 5 до 14 Мг на 100 г, в среднем суглинке - с 3,5 до 26 мг. При низкой насыщенности почва становится конкурентом растению в потреблении фосфора. Предел насыщенности емкости почв, при котором уменьшается по-

глотание элемента твердой фазой назван нами критическим. Эта величина неравнозначна по регионам и составляет 1т>% от емкости): в Восточной Барабе - 22,2; в 1У провинции - 29,7; в I (Приобье, Присалаирье) - 35,4; в Ш - 53,4; во П - 59,1.

Распределение фосфора по профилю связано с характером почвообразовательного процесса, с интенсивность» восхоляше-• го и нисходящего потоков. Последний зависит от типа водного режима почв, перераспределения валового химического и гранулометрического состава, наличия" кальция по профилю и отношения Сг к : Сф к Усугубляет процесс миграции фосфора спод-золивание, выщелачивание, осолоделость и солонцеватость почв. В подтаежной зоне ненасыщенность почв основаниями, кислая среда, в которой активны ионы железа, алюминия и марганца способствуют миграции продуктов почвообразования. При наличии промывного водного режима их комплексы с органикой и фосфором передвигаются по профилю почв. Для определения интенсивности процесса проведена экстракция кальций фосфатов растворами НС1 по Бобко-МасловоЙ из горизонтов Л, В и С семи разрезов Тобол-Ишимского иеждурочья. В северной лесостепи максимальное иллювиировакие обнаружено в серой лесной опод-золенной почЕе (Разр.43), солонцеватом (Разр.41) и осолоделом солонцеватом черноземе (Раэр.42). В юмной лесостепи процесс выражен слабее. Однако в гор. ВС запасы фосфатов кальция в полтора раза больше, чем в пахотном слое.

Потери фосфора возможны при промывном водном режиме в . подтайге и лесостепи Тобол-Ишимского и Обь-Иртышского междуречий, а также в северной лесостепи Присалаирья и Кузнецкой котловины , сформированной на кислых породах с широким отношением Са: М^. При этом функцию биогеохимического бзрьера выполняет кальций, посевы многолетних трав и высокая продуктивность пашни.

ФОСФОР В ПОЧВЕННОМ ПОКРОВЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

До настоящего вргмени изучение форм фосфора, его доступности носило, в основном, койстпткру-шмй характер. Попытка связать трансформацию элемента и провинциальность запасов фосфора с коллоидно-химичееккм' зпптагоч почв (тлп о;:>:л:м!1 Н.И.Богдановым (19%). Оцонна фигЧат:тго фогла ночп Ал г Некого чрпя г! (>>' ; г с нт.чи м ггеоког'.'Ш'гнч/: ою г ч гои 'с л¡-.ч?л

была проведена О.И.Антоновой (1986). Однако причины неравномерности запасов и химизма превращений не были вскрыты.

В основу наших исследований положена гипотеза о их связи с геохимией элемента, особенностями почвообразовательного процесса. История формирования определила состав почвообра-." зующих пород и характер распределения делювия по элементам рельефа. Это способствовало возникновению провинциальности, неравноценности запасов и растворимости фосфора.

Поскольку доступность растениям фосфора определяется процессами растворенья и осаждения минеральных фосфатов почв, то в основу оценки фосфатного состояния почв положен их качественный состав. Характеристика запасов дана по анализам пахотных слоев, поскольку плодородие почв определяется в основном его богатством. Нккелекаше горизонты обладают "активным неплодородием". Доказано, что из горизонта А растения потребляют от 79,5 до 83$ из - от 14 до 17, из й - от 2,?. до 3,7% (Кочергин, 1984).

Результаты анализов обработаны на ЭВМ методом

главных компонент (Рожков, 1975). При этом выявлено, что основными факторами в формировании неоднородности фосфатного фонда оказались валовые запасы и содержание высокоосновных фосфатов кальция. Перенесение каждой из неоднородных групп на карту позволило выделить, в первом приближении, несколько провинций по фосфору.' (Таблица I):

I провинция - юго-восточная часть Западно-Сибирской равнины и котловины Средней Сибири;

П провинция - Предалтайская степная и сухостепная зоны;

Ш провинция - пониженная часть Западно-Сибирской равнины (Тобол-Ишимское междуречье);

Переходная зона - Обь-Иртышское и Ишим-Иртышское междуречья;

1У провинция - северо-восточная часть Западно- Сибирской равнины (междуречье Оби и Енисея).

Достоверность такого деления доказана превышением критерия Стьвдента над допустимым при 5% уровне вероятности. Дисперсия трех главных компонент составила 80,6%.

Таблица I

Структура фосфатного фонда почв Сибири

Регион _К Я6. __»г "а 100 г_

Обший Органи- Мине- Окклю- Сумма ■___'"гский. ральн. диров. (1-У).

; • Юго-Восточная часть Западно-Сибирской равнины и котло-

Минусинская котловина

Кузнецкая 75.Д 9?.,9. 57 4 40,5

котловина 2 173 60,0 39,2 21,& 17,6

Присалаирская 148,5 Ш.,5 §1+2

равнина 17 262 56,7 43,3 23,8 19,5

3 257 56,2 U 2,5 Же 51_ 19/3

2 173 60,6 97.9- зд;2 57,4 2Г|о

17 262 148,5 56,7 13 ба+л 23,8

22 223 102,3 "45,1 ад 50,1 22^5

2 196 97,5 4^7 98+5 50,3 т

47 230 Щ 110,0 да 52*6 22|б

степная и сухостепная зоны (вторая

ш

Приобское плато: 22 223 102,3 120+2 ИД ШД Новосибирское 4о,1 оЗ,9 22,5 31,4

Алтайское 2 196 27,5 9S+5 424 §6,2

28,

п

Среднее

Славгородский район 12 106 47_^ 58J3 9,4

Переходная зона от I к Ш провинти

Обь-Иртышское I33ja ШЦ4 52^

междуречье 28 235 56,9 43,1 2273 20^

Ишим-Иртышское 25+2 6á+4 26+3 ¿ЗпД

междуречье 15 159,6 59,7 40,3 . 17,7 22,6

Пониженная часть Западно-Сибчрской равнины (третья

Тобол-Ишимское 10 151,4 26Д 55+3 21Д МЛ

междуречье 63,5 36,5 13,9 22,6

Южное Зауралье 3 174 Цб+J 52*2 Ш+Q

66,7 33,3 10,3

Северо-восточная часть Западно-Сибирской равнины

Тяжин (Кемеровской 3 233 153+4 5Q+2 2&+2

обл.) 65,8 34.2 21,0 1274

Боготол (Красноярс- II 187,9 39+S 8GJ ¿1+4 45+3

кого края) 53,1 46,9 ¿2,0 24,У

Красноярск 3 236,7 1Ш.2 J2I+5 67,7 5£Jj

. 48,В 5.1,2 ¿8,5 22,7

Томск 4 205 82,7 122+4 61+4 54,8

40,3 59,7 31,3 „¡\ 7

Примечание. В числителе в мг на ЮО г почвы,

Продолжение таблицы I и ее влияние на границы классов обеспеченности -

Метод Чирикова

в том числе по фракциям|

Нижняя гра-

Гч Р Ро Р м Р Р Гя Р ница высокой 11'а Ш обеспеченности, _;_мг/ЮОг

вины Средней Сибири (I провинция)

4,4 45,0 14 17$

Автор

У

54 2,3 ы ь?

а ы 2*5 1,0

ед 3,5 Ц

54 2,9 к о 3,0 В

6.4 О г> о а-4- в

ПроЬИНЦИя)

54; г> 3

5 4 » * о, _

''Л 3,0 н ц

7

а4

364 18,4

44 ДЛ)

214 4,0 94

24 12*2

4,7 10,8

ПрОГЧНШкЯ/

104 из Ц>4 ■I ,Ь 6,9 1,0

34

у. о

3,6

г, о 3,5

о V 1

'(че'ГГ'Зрт ая прсгккция)

3.6 24 Й4

1,7 1,5 0,5 4,1 4,2

5,6 ШЛ 14.4

3,0 5.4

г 1

У,4

[2,1. 26,0

5,1 11,0

11,У 32.1

<>.0 4.3

16

19

20

24

25

12 карб.30

10 10-12

10

Плюш, 1983

Аверкина С.С. Кузнецов, 1952

Барабина, 0лифер,198б

Лейкоз,1977 антонове. д96с

Попцов,1936

Волхов

Кольцор.4рек Куков,1973

Антипина, 1973 ЗоЛЫНКИ!!,1Ж5

АнтипЕчг;-,Т^.>">

I. провинция представляет предгорный покс, вялючаюкий Присалаирскую дренированную равнину, Приобское плато, Кузнецкую котловину и котловины Средней Сибири. Почвы подстилается; опресненными пылевато-иловатыми суглинками и легкими глинами, сформировании«! на отложениях Алтае-Саянского фосфоритонссног го бассейна. Горизонты А содержат довольно много валового фосфора {%): в Присалаирье - 0,262^ Кузнецкой котловине -0,242, Приобском плато - 0,223, Минусинской котловине - : О,257$. По мере удаления от предгорной увлажненной зоны убывает общее содержание фосфора, снижается удельный вес орга- ' нических форм: в Кузнецкой котловине они составляют 50,8% от валового, в Присалаирье - 56,7, Новосибирском Приобье - 49,7, Алтайском - 46,1%. А количество минерального фосфора, наоборот, увеличивается с востока на запад. В среднем запасы

почв наполовину представлены органическими (52,8$) и минеральными (48,2$). Доля Са-Рщ наиболее высока в Приобь~ : < 1-756). ;

П провинция. Согласно природному районированию Алтайского края на левобережье Оби Еыделены подзоны обыкновенных : черноземов умеренно засушливой колочной степи. На правобережье - зона выщелоченных черноземов и серы* лесных почв лесостепи и на юге- подзона обыкновенных черноземов подгорных равнин луговой степи (Бурлаяова, 1984, Антонова, 1986). Ис-. следования проведены в колочной степи (Топчихинский район) | и в Кулундинской (Славгородский район).

Запасы валового и доступного фосфора по зонам неодно- ; родны. Прослеживается прямая связь с богатством пород апа- , титами (Петров, 1948), гумусировпнностью и гранулометричес- ■ ким составом почв (Бурлакова, 1984). ;

Фосфатный фонд почв колочной степи характеризуется ; преобладанием минеральных фора (56-6450 над органическими и' невысокими валовыми запасами (0,105$).

Негативное влияние на полноту использования туков ■ оказывают обилие высокоосновных фосфатов кальция и железа ' (28,(.'£ от валового). Позитивные качества фонд... - довольно значительные количества Са-р£ д (12,3$ от валового) л лог- ; кий гранулометрический состав. Са-Рщ ¡1 Са-Рд сконцентрированы в карбонатных горизонтах почв. Передвижение фосфора с

продуктами почвообразования незначительное (Антонова, 1986). Солонцеватость увеличивает растворимость солей фосфора,; С продвижением в сухостепную зону породы обедняются фосфором. В пахотном слое и по профилю увеличивается содержание Са-Рщ (с 13 до от валового) и железа. Режим питания фосфором становится более напряженный. Возрастает роль органического фосфора (52,5$). Л.М.Бурлакова отмечает высокую подвижность фосфора при наличии в почвах примерно 7% гумуса.

. Междуречье Оби и Иртыша рассматривается как переходная зона от I к Ш провинти по фосфору, поскольку Барабинская низменность является западным продолжением Приобья и имеет много обиего с фосфатный фондом этого региона. В тоже время из-за гидроморфизма почвенного покрова повышена доля органического фосфора. Наличие засоленных почв увеличивает растворимость запасов, этому же способствует уменьшение Са-Рщ с востока на запад.

На специфику фосфатного фонда и поведение элемента влияет типовая принадлежность почв, как отражение их ландшафтной приуроченности. Так лугово-чернозерные и солонцеватые разности межгривных понижений» обладая высокой степенью пеп-тиза7дии,сорбируют фосфор в больших количествах. Облессован-ность зональных почв, расположенных в верхней трети грив, -характеризуется диаметрально противоположными свойствами.

С востока на запад равнины уменьшается содержание валового фосфора (от 0,235 до 0,160), нарастает комплексность и гидроморфизм почв. Мозаичность усиливается благодаря выходам карбонатных и засоленных третичных глин. Тем не менее наглядно проявляется влияние зональности почв. ;

В среднем от Оби до Ишима в подтайге и северной лесостепи почвы содержат от 61 до 79% органических фосфатов, 20-25% минеральных (1-У группы). Доля окклюдированных фосфатов снижается от <2,3 до I7,7%. Отмечено значительное варьирование минеральных фосфатов в зависимости от гранулометрического состава и проявления процесса миграций. Так 6 почвах Игаим-Иртышского междуречья наиболее доступная фракция (Са-Р|) в горизонте А почв не превышает 1-6,5% от валового, Есзрастая до .14 и даже 18 - в иллювиальном. Размеры иллювии-рования фосфатт.пс комплексов уменьшаются от подтайги к степи,

а удельный вес минеральных форм наоборот, увеличивает-

ся до 30,6 в обыкновенном и 36$ - в южном. В их составе до 20$ -,Са-Рщ. Увеличение этих фракций является следствием обогашенности ими почвообразуюяих пород южной лесостепи междуречья.

Ш провинш" - Тобол-Иаямское междуречье. Почеы сформированы на древнем аллювии и породах морского палеогена, для которых характерна обедненность фосфором (0,05-0,07$). По профилю почв резко юделяется горизонт биологической аккумуляции фосфора. Глубже, вплоть до породы,профиль беден фосфором. В структуре фонда преобладает органический фосфор. В составе минерального меньше окклюдированных форм (13,9$) и совсем мало Са-Рщ (4$), зато доступного Са-Р|+ц - относительно много (11,40). Таксе соотношение определяет благоприятный фосфатный режим. В почвах южного Зауралья за счет солонцева-тости еше вьгае содержание минеральных форм.

. 1У провинция - (северо-восток междуречья Оби и Енисея). Структура фосфатного фонда почв этой провинции неоднородна по островам земледелия. Она формируется теми же факторами, С запада на восток увеличивается дренированность. Западный участок (Гяжин, Кемеровской обл.) подстилается нисльш породами (Трофимов, 1975), слабо дренирован, В почвенном покроЕв господствуют серые и темно-серые лесные почвы. В этих условиях преобладают органические формы фосфора (65,8$) над ми- ! неральнкми (34,2), которые на две трети состоят кз окклюдированных и только на одну треть - из активных. По профилю обнаружена, миграция Р^С^ до горизонтов ВС^ и^. Ка востоке -в почвах Красноярского участка в результате хорошей дренирс 1 ванности содержание органических фосфатп снижается до 51,2$. ■ Профиль беден фосфором, за исключением горизонта биологической аккумуляции. В составе минеральных,фосфатов пахотного слоя (46,9$) окклюдированные составляют 28,5$, Са-Рщ - 11$,; доступные формы меньше 7$. Такое сочетание создает неблагоприятные условий фосфорного питания. ;

Томский учссток* Почвы богаты фосфором, Из них 59.,6$ -минеральные фосфаты. В их составе игобилукт оки'пдуроп^нпся формы .(24$), вксокооснозныв фосфаты кальция (16,3) н фссфатч.(6$). Отмечено ивлониироэанио фосфора по профиль. |

Ипентификация минеральных фосфатов по константам произведений растворимости подтвердила наши выводы. В почвах I, П, 1У провинций растворимость минеральных соединений ниже окта-пальцийфосфата и выше, чем у гидроксил и фторапатита. Эти ' -соединения находятся в равновесии с раствором и определяют низкие равновесные концентрации фосфора. В почвах Ш провинции равновесие устанавливается с варисцитом и гидроксилапа-титсм.

Влияние качественного состава .фосфора лочв на обеспеченность пшеницы, доступным, фосфором.. Неоднородность солевого состава минерального фонда по растворимости отражается на показаниях и шкалах методов. Их корректировка для метода Чирикова показала, что вытяжка с рН=2 извлекает часть недоступных растениям высокоосновных фосфатов кальция. Увеличение на I мг в форме Са-Рщ влечет за собой повышение по-казрчии метода Чирикова.на 0,4 мг. Практически все изменения показания метода Чирикова на 74% обусловлены содержанием л почвах Са-Рщ (Антипина,1989). Исходя из этого, чем ниже показания метода и меньше Са-Рщ, тем выше растворимость фосфора почв. Эта закономерность прослежена от Присалаирья на запад к пониженной части Западно-Сибирской равнины. Параллель-• но с' этим повышается чувствительность метода. Результаты корректировки шкал метода, свидетельствуют о том, что чем выше растворимость фосфатного фонда почв, тем меньше необходимо для формирования высокого урожая пшеницы. Таким образом, растворимость фосфатного фонда определяет границы классов обеспеченности фосфором яровой пшеницы. Это требует пересмотра существующих рекомендаций ВНИ1ГОКИМ (Таблица № I).

ПОГЛОЩЕНИЕ ФОСФОРА ПАХОТНЫМИ СЛОЯМИ ПОЧВ СИБИРИ

Поглоиение фосфора почвами представляет широкоразвитое явление. Оно зависит от физико-химического состояния, типовой принадлежности, выраженности поглотительной способности почв. Особая роль в проявлении химического поглощения отводится кальцию (Горбунов,1948; Гедройц, 1965; Николов,1974).

В питании растений большое значение отводится физико--химичос.кому поглощению, которое связано с составом коллои-дог к 'лг. э*">ктро,пшртичсог.мми свойствами. Адсорбциг зависит ,от гег.'/.цич орел«. кня;г«: • ногэтжчых ослу торных окислов, хи-

мического и гранулометрического состава поро^. (Носко, Хоро-лец, 1967; ^uoitíe Jozeje Havo¿c¿o ,1986). Размеры сорбции определяются гранулометрическим составом: чем тяжелее почва, тем больше поглощение {Э^апийоУ*, Набт 4 ¿/<^'1978). В соответствии с представлениями Тюлина (1966) поглошению фосфора способствуют несиликатные полуторные окислы, образующие пленки "гелей" на поверхности мелкодисперсной фракции почэ.

Органическое вешество вступает в комплексы с фосфором только при наличии железа и алюминия в их составе (Фокин, Синха, 1969; Наг{&ъ , RoSeitl9e>9).

Прочность связи определяет доступность фосфора растениям. Поверхностно сорбированные фосфаты образуются в течении Первых 5-10 минут взаимодействия почвы с растворами моиофосфата кальция низких концентраций. После насыщения поверхности

почвенных частиц процесс протекает медленно за счет диффузии фосфора в межПакетнда пространства глинистых минералов до наступления сорбционного равновесия (Фокин, 1965). Большинство ученых этот отрезок времени ограничивают 6 сутками (Phorfej £,1977; Jliun/is 3. ей(1°Г76). Однако в работах Б.С.Носко и др, (1989) продолжительность сорбции бурой горно- лесной среднесуглинистой почвы отмечена в течение 23 лет, а дерново-подзолистой супесчаной - 8,7 минуты. • .

Характер сорбции зависит от концентрации равновесного раствора. При низких (0-1 мк моль Р на I л) концентрациях наблюдается хемосорбция. Выше 15 мк моль Р на л - область физической сорбции. Изотопный обмен в этом случае примерно в 10 раз Еыше, чем у химически сорбированного ( Rucien. , вуель ,1977). При этом физически поглощается примерно 60-4855, химически 40-52% фосфора. Кинетику и статику сорбции изображают изотермами. Механизм процесса сорбции описывается многочисленными уравнениями: Лэнгкяра, Фрейндлиха, Гунари, Темкина, PacjeE -Huctn, Фервея. Каждый из них имеет преимущества и недостатки. Их сравнение проведено Иврчовнм (1986). Нами было взято уравнение Лэнгмюра, чтобы получить сравнительна результаты о энергии связи фосфора с почвой (К) и относительную величину максимума адсорбции (А„ах).

сорбции полученч в лабораторных опытах (рис.1).

Неоднородность размеров и характера сорбции является следствием региональное™ формирования фйзико-химических свойств Сибири. Основную роль в поглощении фосфора играют кислотность, наличие поглощенных кальция и магния, гранулометрический состав, степень насыщенности фосфатной емкости почв и константы сорбции по Лэнгмюру. Эти выводы получены на основе обработки экспериментальных данных методом главных компонент. Изотермами сорбции обнаружено в почвах I провинции несколько родов сорбционных мест, различных по прочности связи. Характер сорбции фосфора почвами П провинции связан с легким гранулометрическим составом; в Ш и 1У провинциях-не-насыаенностью почв фосфором. По мере роста доз от 10 до 100 мг размеры общего поглощения снижаются (в % от дозы): в I провинции (тяжелые разности) - с 96 до 76%, легкие- с

почвами в разрезе провинций, в %

Примечание: П.. -Ч:1н&-Слчйго])»,? ; Т>.1 - ЬосЛ'ЧКм Вгдрзба.

1В

. Для характеристики доступности сорбированных фосфатов изучены размеры поверхностной и максимальной сорбции, а также концентрация равновесного раствора (Таблица 2)

Таблица 2

Оценка доступности сорбированных фосфатов

Регион Поверхностная, $ от общей 'Максималь- Равновесная ная, мг концентрация, Р2% на ЮО сР, мг/л

Канская котловина 53 6,61 1,84

Приобское плато 44,6 2,48 1,2Ь

Кузнецкая котловина 61 3,31 1,41

Иакм-Иртышское межпур. 61 1,78 0,66

Тсбол-Ишимское междур. 64,6 1,23 0,43

Данные подтверждают выводы об улучшении фосфатного режима почв в направлении с востока на запад равнины.

Изотопно-обменные фосфаты являются основным источником питания сельскохозяйственных культур. К обмену способны лишь адсорбированные ионы, и, в меньшей степени, поглощенные химически. Их величина изменяется в зависимости от типа почв и концентрации расФвора (Клечковский, 1951). .

Наши исследования дали количественные закономерности в пределах каждой провинции. При внесении 10 и 20 мг Р£0д на 100г в котловинех Средней Сибири и Алтайском Приобье в изотопно-обменное состояние перешло от 14 до 29$- в первом случае, и в от 52 до 59$- во втором. При аналогичных дозах на тяжелых почвах - 3-8& и 19-30$, соответственно. При дозе 60 мг емкость Легких почв насыщается на 70-80$, а у тяжелых - только На 30$. В связи с этим у легких почв выше и равновесная концентрация. Таким образом, ионный обмен в почвах I провинции целиком зависит от гранулометрического состава и энергии связи (К). В почвах Ш и 1У процинций при значительной ненасыщенности первые дозы идут на ее компенсацию, и только при дозе 60 мг На 100 г процент изотопно-обменного фосфора резко возрастает. На этот процесс оказывает влияние типовая принадлежность почв. Так в Ишич-Иртышском междуречьи высокое содержание этой фракции

(40-44% при дозе 20 ыг/100г) обнаружено на почвах Муромцевс-кого и Русско-Полянского районов и довольно низкое - на лу- . гово-черноземных почвах Горьковского района.

. СОСТОЯНИЕ, ВОСПРОИЗВОДСТВО ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПИТАНИЯ ЯРОВОЯ ПШЕНИЦЫ ФОСФОРОМ Понимание и управление равновесием системы в сторону образования доступных форм является основным вопросом агрохимии фосфора. Все превращения природного и внесенного фосфора рассматриваются нами с позиций термодинамики процессов. Основные положения, обусловливающие работу системы:

- свойство почв поддерживать концентрацию фосфора на постоянном уровне. Эта способность зависит от запаса растворимых фосфатов в твердых фазах почв и от кинетических параметров. Если казенная доза незначительна, то почва восстанавливает присущую ей концентрацию (сР/, если достаточно велика, то система выравнивает градиент конч.чтуации между твердой и жидкой фазами, переходя ц иное, более окультуренное состояние (Глазунова, 1976). '

- Природа фосфора играет существенную роль в питании растений. При преобладании адсорбированных форм происходит довольно быстрое снижение концентрации фосфора в почвенном растворе и, наоборот, легкорастворимые фосфорсодержащие соли, довольно долго поддерживают концентрацию на одном уровне. . 1

Последовательными солевыми вытяжками Карпинскому Н.П., Замятиной В.Б., Глазуновой H.H. (i960) удалось выделить два типа-почв - богатую с низким фосфатным уровнем и бедную - с высоким. Практическая ценность выводов заключается в том, что почва со слабой растворимостью фосфора для создания эквивалентного урожая должна обладать более высокими запасами, чем почва с высокой растворимостью фонда, где содержание PgOtj На первых порах не играет роли.

Характер мобилизации и иммобилизации, растворения и осаидения, сорбции и десорбции, несмотря на противоположную направленность процессов зависит от одних и тех же факторов: от насыщенности фосфатной емкости почв, гранулометрического состава, выраженности аде фбционных свойств и типовой при- . надлежности почв, которые по силе воздействия провинциальны.;

Схема взаимодействия фосфора удобрений с почвой приведена JbioWt ь ti u£( 1969), Liibdiny et аС{ I960), Циганок : (1969). Поскольку процессы регулируются реакциями растворения и осадпения, то вновь образованные формы характеризуют 1 солевой состав природных соединений фосфора. На этом фоне адсорбированные формы создают различия по восстановлению концентрации фосфора при его многократном извлечении из почвы (Карпинский, Глазунова, 1976).

Препятствует переходу ионов фосфора в раствор буферная способность Почв. Она определяется отношением запаса усвояемого фосфора к величине концентрации фосфора в почвенном растворе. Буферность в почвах Приобья-262, Присалаирье-241, Минусинской котловине-184, Алтайском Приобье-172, Кузнецкой котловине-131.

Фосфатная емкость почв увеличивается от легких к тяже-почвам.Чем больше ненасыиена фосфором система, тем ниже лот,гзхля его з почвенное растворе (сР, моль/я 10®). От в'лезеькл .10 мг на 100 г почзк к'жгамальная концентрация (0,3-0,5) hü 'Жлзяых почеех I ¡трог-инц'лй, на легких - в 2-3 рьзй i-тле. 3 П?гд&й¥£йсйоЛ сухоздямой зоне по мере облегчения почв oí внесения <?ой не дезы кокцзкерацкя узеличизаег-йл с 1,3 а Купивэ 3,1 з Сяакгороде. 3 Ш презякцяи крайняя кзкаеахэйязсть печз обуолоэкгм погаглгнпе ?<>0S эдерсо* фазой по-.з (с?=0,23, К=314). Анагэгкчаог г:о.~саехке в Тягдпс-Ko\i учьггле ,а?=0,25; К-556). Солокцедегэета почв Южного Зауралья слоесбсгзоваза белое гксскоЯ зогпз&згр&цам (сР=1,3, К=92).

Отеызчь-Бость яровой пшениц Номо%бн^т?шг-67 на üksc¿-нке йосфэркузс удобрений йзу-:$ш d ^arsv&igouiirat опэтех на 130 образцах почв посла я'¿вдза'ра ого парсвЕЭТд с г.я«ьз дозакч ,?2% (0, 37,5,75, 150, 187.5, 300 ы? ьи ¡сг кочзы).. Результат.; о-лчтоп показази, что сгзувчквог'Л пченицк цел;:-хоа F.aiiKcMC vv особенностей Фосфатного рзгзега лоч.з к «одой прор.ккц-.м й - v ja:-;T0Pcr,. Их действле неравно-

.к: чрг>т.шааяч спгзи с ркзяичкой ягародой Босфора г литлич;- рте';. Сл':;!. 3). í'apt!oc')r?r;ite ляологических фак-

;¡r .... г-,г .. , ,.., , eC.flth":i""> "'стп.'чгл.-.

Таблица 3

Отзывчивость яровой пшеницы Новосибирская-67 на • внесение возраставших доз PgC^

Место отбора Прибавка урожая к фону, %

образцов по дозам PgO^. мг на кг почвы

__37,5 75 150 187.6 300

I провинция: юго-восточная часть Западно-Сибирской

равнины и котловины Средней Сибири

Котловины:

Назаровская I 32,7 68,6 83,0 100,7 117

Минусинская 3 36,4 64,5 83,2 83,2 III,2

Кузнецкая 2 28,4 41,8 55,2 55,2 68,7

Приобское плато:

Алтайское 2 17,1 26,7 60 75,5 93,0

Новосибирское 18 18,4 28,6 40,8 49,0 36,6

Присалаирье 13 24,2 36,5 37,5 34,2 24,2

Томско-Каменский 8 25,3 30,0 36,7 37,7 52,3

П провинция: Предалтайская степная и сухостепная зоны

Славгород 3 33,1 46,2 53,5 . 59,4 53,5

Купино-Карасук 9 43,7 79,5 75,4 83,0 88,8

Переходная зона и I к 111 провинции

Междуречья

Обь-Иртышское 28 26,7 42,0 59,9 64,7 74,7

Ишим-Иртышское 18 26,9 42,4 50,5 64,3 72,8

Ш провинций": пониженная часть Западно-Сибирской равнины Тобол-Ишимское 10 33,7 53,5 78,2 98,2 100,5 Шадринск-Туринское 3 28,5 69,1 91,8 107,7 96,6 1У провинция: Северо-восточная часть Западно-Сибирской

равнины Участки:

Тяжинский 3 24,2 24,2 27,3 30,3 62,5

Боготольский 6 40,1 49,8 74,6 - 68,1

Красноярский 3 , 12,5 21,8 36,9 50,3 39,6

Первый характеризуется высокими запасами фосфора ((X), слабой интенсгзностью. ), связанными с богатством почвооб-разухших пород апатитом. В эту группу вошли котловины Сред-

ней Сибири, предгорная зона и юг Ишим-Иртыш,'-coro междуречья.' Обилие кальция и апатита по профилю почв, способствует химическому осаждению ^2%' а значительные размеры емкости-высо-кой поглотительной способности почв к фосфору. При внесении • удобрений происходит медленно:. насыщение емкости и постепенно повышается отзывчивость яровой пшеницы на внесение удобрений. Для достижения максимального биологического урожая требуются высокие дозы. При внесении 150 мг на I кг почвы дополнительный урожай не превысил 41$ при степени насыщенности равной 42-4935. Такая реакция характерна для почв тяжелого гранулометрического состава. Высокая положительная реакция на удобрения на почвах легко гранулометрического состава в Средней Сибири: здесь урожаи пшеницы растут по мере увеличения доз. В почвах Минусинской котловины при внесении 150 мг P£0g на 100 г дополнительная продукция составила 83,2$, емкость при этом насыщена на 65$. Аналогичное действие в Алтайском Приобье (доза 300 мг дала прибавку 93$ при = •

Аналогично почвам Приобья действие фосфорных удобрений в переходной зоне (Обь-Иртышское и Ишим-Иртышское междуречья). При дозе 150 мг прибавка составила 60,5-59,9$, насыщение емкости достигло 39$.

Второй тип характерен для южных, каштановых и обыкновенных черноземов Предалтайской сухостепной и с*епной зон. При внесении возрастающих доз (75.мг PgC^ на кг почвы) емкость довольно быстро насыщается до оптимума. Отзывчивость высокая, особенно в районе Купино-Карасук.

Третий тип свойственен почвам Тобол-Ишимского и Шад-ринск-Туринского. междуречий. Почвы слабообеспечены фосфором. Однако качественный состав их благоприятен. Слабая насыщенность емкости (9-11$) способствует значительным размерам поглощения вносимого Об этом свидетельствуют высокая энергия связи по Лэнгмюру (К=314). Отзывчивость на внесение удобрений очень высокая: при насыщении до 16$ прибавки составили 53,5-69,1$, а при достижении степени насыщенности 40$ - удваиваются.

Четвертый тип фосфатного состояния характерен для почв Тяжинского (Кемеровская обл.) и Боготольского (Красноярский

край) участков северной лесостепи: низкие запасы P^Ct^ (<5 мг на 100 г), слабая насыщенность емкости почв фосфором (12-13,7$) высокие коэффициенты энергии связи (556-109), Для получения значительной отзывчивости на удобрения необходимо ТГРЛ довести до 42% (прибавка 74,6%). На почвах Тяжинского района ьсе внесенные дозы пошли на компенсацию ненасышен-нссти.

Метод» контроля фосфатного состояния, нормативы затрат на. воспроизводство плодородия. АслингоМ (1954), а затем Н.П.Карпинским (1951) была предложена солевая вытяжка, как показатель фосфатного уровня почв. Для контроля за плодородием почв Сибири нами рекомендуется 0,01И CaCl£ вытяжка по Скофилду, дополнявшая показания обеспеченности почв доступным фосфором.

Изучение количественных связей полиномиальным анализом позволило создать три ыоде.. ¡: п:казш;ия метода Чирикова^гг^ доза концентрация фосфора^доза. Таким образом уста-

новлены изменения показаний методов а пересчете на I мг

УЯРбрений. Увеличение наиболее велико на почвах легкого гранулометрического состава - в сухостепной зоне Сибири (0,042-0,067), менее всего - на тяжелых почвах Приобского плато (0,031-0,051), снижаясь от серых лесных почв к луговым солонцеватым и карбонатным разностям. Определены нормативы затрат PgCtj удобрений на воспроизводство плодородия почв (на I мг на 100 г и I мг на литр). Они минимальны для. легких почв и почв с высокой растворимостью фонда. Расход удобрений на воспроизводство I мг PgCt, на 100 г почвы: в Минусинской и Кузнецкой котловинах, Тобол-Ишимском междуречье - 50-53 кг на га; Присалаирье, Ишим-Иртышском междуречье, Томско-Каменском районе - 66 кг; Восточной Барабе, Алтайском Приобье - 74-78 кг; Новосибирском Приобье 84 кг на гектар. По типам почв нормативные затраты увеличиваются от серых лзсных (49-67), черноземов (44-65) к лугово-кар-бонатным и солонцовым г.v ;.<;'í(38-112 кг на га). Нзнасышен-ность ночи Ш и 1У провинций поймает зитратч Р^ до 100130 кг/га. .

примере Новосибирской области). .Щадлгнлсчуо сяуг<бп/

' ВКИПТИХИМ методы оценки обеспеченности неадекватно характе- ; ризуют обеспеченность, искажая фактическое плодородие, а оно зависит от растворимости солей фосфора и продуктов взаи~, модействия по' "зы с удобрением. Поэтому показатели оптимума должны рассчитываться по концентрации фосфора с учетом со. держания Р^О^ по откорректированным шкалам метода Чирикова. > Особенно это важно в зоне природного "зафосфачивания" с инертными запасами элемента.

Оптимальные параметры подбирали методом минимизации суммы квадратов отклонений экспериментальных данных от модели. Математическое описание кусочно-линейной функции преде- . тавлено в виде двух пересекавшихся прямых (Рис.2). Первый

Рис.2. Схема модели взаимодействия концентрации фосфора ( 3 ,мг и отзывчивости яровой пшеницы (У): на внесение фосфорных удобрений МгАг)

линейный отрезок концентраций фосфора (^ ) Идет параллельно оси абсцисс и отражает процесс поглощения фосфора удобрений почвой. Второй $ характеризует переход ионов в раствор по меро повышения дозы Р2%- Точка перегиба отражает крнти-

Г — - - ' .г

ческую концентрацию, насыщение емкости почв и начало зоны \ разумного использования фосфорных удобрений. На отрезке |

~ сходится экономически оптимальная концентрация, а на отрезке - экономически оптимальный урожай. В

третьей зоне уменьшается отзывчивость пшеницы на удобрения,: затраты экономически не оправданы. Применение категорий экономического оптимума в результатам вегетационных опытов , . взято, в значительной степени условно, но, как показал ана-| лиз процедуры экономической оптимизации, степень сдвига от ; биологической к экономической зависит не столько от масштабов процесса, сколько от соотношения параметров, цен на удобрения и продукцию. Эти соотношения имеют аналогичное ! выражение и для вегетационных опытов, поэтому и были приме-] | нены к ним. Для повышения кнмнсивности на 0,Ь7мг/л, в г 30 см слой потребуется ьнесгя (г. кг" Р^Су на га): в Приобье ;

93, Барабе 84; Северной Кулунде - 74, Для окультуривания ; | 0-10 см слоя потребуется в три раза меньше. ; Расчет дозы может быть выполнен по формуле: |

; х = 10(^ор{-аисх>) •А'о,!^ |

| где X - доза кг га» ^ ор"1 ~ оптииальная концентра- •

; ция ионов фосфора в растворе (мг Р2С^/л); ^исх> - исход- '

' ная концентрация, мг/л; Д/ д норматив расхода д.в. I

; удобрений, кг^гз; 10 - постоянный множитель.

ВЫВОД!

1. Пестрота обеспеченности и солевого состава фосфора почв связана с различиями почвообразуюших I ^род и особенностями формирования рельефа данной территории. С юго-вос-

. тока на северо-запад равнины затухает влияние фосфатизиро-Еанных наносов Алтае-Саянского бассейна и Казахского мел-I косопочнйка и усиливается роль древних аллювиально-аккуму-лятивных пород, обедненных фосфором.

2. Соотношение органических и минеральных форм Р2О5 зависит от .зональности-, гранулометрического состава почв, | ресурсов климата и - интенсивности биологической аккумуляции.; Органические формы в.предгорной зоно составляют 60%, в Ба- - '

' рабинской' низменности - 60-70, а в степной Кулунде - -только 30.

I 3. На территорий Западной Сибири по запасам, качествен-| ному составу и специфике химизма фосфора выделены провинции: ,1 Первая: юго-восточная часть Западно-Сибирской низмен! ности. Почвы богаты фосфором, так как сформированы на поро-' дах, содержащих 0,13-0,25 валового °ДнаК0 фосфатный

! фонд неблагоприятен поскольку почти 75$ его представлены органическими, слабогидролизуемыми и окклюдированными формами, ! недоступными растениям . Доступные формы в 0-50 см слое не ' превышают 4-7$ от валового. !

; Вторая. Предалтайская степная и сухостепная зоны. Почеы | бедны фосфором (0,105$). За счет легкого гранулометрического ; состава, высокого удельного веса минеральных форм и незначительного содержания окклюдированных " ' фосфатный фонд 1 благоприятен для растений. Негативные стороны потребления: сухость климата, обилие высокоосновных фосфатов кальция и ; , железа. |

Переходная зона от I к Ш провинции. Почвы богаты фосфо-, ром, особенно на шлейфе фосфоритоносных пород (до г.Бара-бинск). Преобладает органический фосфор, который с окклюди-. рованным и трудногидролизуемым составляет 80$ фонда. В минеральных (19,7$) половина представлена высокоосновными фосфатами кальция. На запад увеличивается обводненность, удельный вес засоленных почв, фосфорные соли которых легкорастворимы.

Третья. Пониженная часть Западно-Сибирской равнины.

Ишим-Иртышское междуречье. Породы бедны фосфором. Высокая обводненность, выходы третичных глин, карбонатных пород обусловили большое разнообразие фосфатного режима почв. В составе фонда доминируют органические формы (61-79$) и окклюдированные формы, иллювиирование которых связано с гранулометрическим составом и наличием карбонатов по профилю. Резерв минерального Р2О5 колеблется от 4 до 23$. Четко проявляется ■ зональность. Почвы южной лесостепи сформированы на зафосфа-ченных породах Казахского мелкосопочника. Половина минерального фонда представлена органо-минеральными комплексами и фосфата?«) неЕыветрившегося минерала апатита;.

Тсбол-йшкмскоо междуречье. Почвы, особенно в подтайге I! сетсфчсй лесостепи,подстилаются .неогеновыми образованиямч

| озерной и рачиой аккумуняции. Очень бедна фосфором (0,051 0,06%). ГидроиорфныЯ почвообразовательный процесс обусловил : преобладание органофосфатов по всему профия» (63,5% в гор.А); Минеральный фонд хороио растворим. Удельный вес апатитовой фракции низкий, Отмечено иллявиирование фос$орно-оргвяо-ка-: нэральных комплексов до карбонатного слоя.

Четвертая. Северо-восточная часть Западно-Сибирской рав-' нины-мезЕДУречь'Я Оби и Енисея. На запад и восток от г.Богото-ла Красноярского края повидается дренированность, снижается 1 резерв минерального фосфора.

5. Почвы Западной Сибири обладают повышенными адсорб-; цяоннымк свойствами. Размеры сорбции определяются гранулометрическим составом почв, степенью насыщенности фосфатной емкости. В почвах I провинции превалирует химическое осаждение и физико-хамичсско& поглоиюнь-э, во П - легкий гранулометрический ссс'таг способствует слабой энергии звязи и незначительной емкости поглощения. В Ш-1У - высокая ненасышен-ность емкости и значительные непроизводительные затраты Р^О^ на ее насыщение. В диапазоне от 10 до 100 мг поглощение снижается (в % от дозы): в I от 96-76%; во П - 77-44%; в 13-1У

95-70%. .. '

6. Доступность поглощенного фосфора характеризуется размерами его видов: поверхностного, максимального и изотопно-обменного. Поверхностная сорбция увеличивается с востока на запад: в Приобье она составляет 44,6% от общей« Ишим-Иртышс- . кой равнине и Кузнецкой котловине - 61%, Тобол-Ишимском междуречье - 64,6%. В том же направлении уменьшается максимальная сорбция ): 2,48; 1,78; 1,23. Ей соответствует равновесная концентрация (сР, ыг/л): 1,28; 0,66; 0,48. Эти дан-' ныа являются доказательством повышения растворимости и улуч-

:кения условий питания сельскохозяйственных культур с востока на запад.

. 7. Характер превращений, размеры мобилизации и утилизации природного и внесенного фосфора регулируются раствори- ; мостью солей почв, буферпостью, степенью насыщенности фосфатной емкости почв, гранулометрическим составом и константами . сорбции. Все факторы взар; .оуиязани, однако степень влияния . каждого из них и их показатели меняются по провинциям.

' 2,3 ,

! Мобилизация фосфора в пару в почвах 1-П провинций но прегы-I шает 8%. В Ш провинции ее размеры существенны (23-25%). На кислых почвах Кузнецкой котловины - 39%. Легкие почеы Минусинской котловины дают аналогичные результаты.

8. Критический предел насыщенности фосфатной емкости почв (% от емкости): Восточная Бараба, - 22,2; 1У провинция - 29,7; I провинция (Приобье и Присалаирье) - 35,4; Ш провинция - 53,4; Л провинция - 59,1%. При таких показанию: имеют место благоприятные условия утилизации фосфора почв и удобрений.

9. Установлены количественные взаимосвязи между доз&чи фосфорных удобрений и содержанием фосфора в почве. Рассчитанные нормативы на воспроизводство (I мг Р20Ь; на 100 г и мг на литр).. ' снижалтся с востока на запад равнины

с 84 кг до 53 кг/га. Затраты Р.5О5 увеличиваются от серых лесных (49-67 кг), черноземов (44-65 кг) к лугово-карбонат-ным и ссюнцовым почвам (88-112 кг). Ненасышенность емкости повышает затраты фосфора до 100-130 кг/га.

10. Для оперативной диагностики потребности растений в фосфорных удобрениях в Западной Сибири рекомендованы откорректированные шкалы метода Чирикова и показания концентрации фосфора в 0,01 М СаС12 вытяжке по Скофилду. Оптимальные параметры (мг Р2(^ на литр) в почвах Приобья и Присалаирья-0,36; Восточной Барабе - 0,39; Северной Кулунде - 0,27. Нормативы расхода на каждые 0,1^/ для 0-30 см слоя в кг ^>2%/'га: 94; 84; 74. Для окультуривания 0-10 см слоя потребуется в три раза меньше.

11. Приведена методология расчета доз для окультуривания 0-10 см слоя исходя из растворимости запасов фосфора.

СПИСОК ТКУДОВ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Эффективность фосфорных удобрений в связи с содержанием подвижных фосфатов в черноземах лесостепной зоны Красноярского края //Агрохимия. - 1969. - № 3. - С.37-43.

2. Превращения фосфорных удобрений в черноземах и серых лгсных почгах Тпчтнсксй области //Агрохимия. - 1971,-

3. Диагностика эффективности фосфорных удобрений в Тю- j < ыенской области. //Сиб. вести, с.-х. науки. - 1973, - да 5. -j 1 С. 35-40. ■ I

'4. Фосфатный режим черноземов разной степени окульту- ! ренности //Агрохимия. - 1974. - № В. - С. 39-47.

5. Основные факторы поглощения фосфора черноземами Снбпри. //Сиб. вестн. с.-х. науки. -1977. - № 4. - С.12-20.

6. Фракционный состав минеральных фосфатов в черноземах Сибири.//Агрохимия. - 1978. - № I. - С. 32-40.

7. Фосфатный режим почв Кузнецкой котловины // Совершенствование системы удобрений в интенсивных севооборотах Сибири и Дальнего Востока /Сб. науч. тр. /ВАСХНИЛ, Сиб. отд-ние. - Новосибирск. - 1982. - С. 46-62,

8. факторы, повышавшие объективность фосфоритной муки.// Возможности с.-х. использования фосфоритов Сибири. Научно-

:• технический бюллетень. - Новосибирск. - 1982. - ff 6-7. -• С. 45-55.

9. Фосфор в почвах Сибири. //Фосфор в почвах Сибири /

; Сб. научн. тр. /ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. - Новосибирск, 1983.-С. 4-14.

10. О ^структуре фосфатного фонда почв Новосибирской ; области. //Фосфор в почвах Сибири/ Сб. науч.тр. /ВАСХНИЛ.

1 Сиб. отд-ние. - Новосибирск. - 1983. - С. 32-39 (В соавторстве).

•.II. Определение минеральных форм фосфатов по ионному составу почвенных растворов. //Фосфатный режим почв Сибири/ ! Сб. научн.тр. /ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. - Новосибирск. -1985. - С..- 29-40.

.12, Научное обоснование распределения и применения : фосфорных удобрений по Новосибирской области: Рекомендации/ ■ СибНИИЗХИМ. - Новосибирск, 1986. - 31 с. (В соавторстве).

'"13. Сценка растворимости продуктов взаимодействия почв '. и фосфорных удобрений по радаоьесной концентрации ионов фосфора'ь растгорэ /УЛлодрродиг. почв и питании растений /Сб. нсучн.тр. /ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. Новосибирск. - 1936. -: С. 76-85. (В'соавторстве).

14. Интенсивные технологии возделывания яровой пшеницы

в Новосибирской области: Рекомендации /СибНИИЗХИМ СО ВАСХНИЛ. Новосибирск,- 1987. - С. 86. (Коллектив авторов).

15. Фосфор в почвенном покрове Западной Сибири /Агрохимия. - 1988. - № 5. - С. 20-28.(В соавторстве).

16. Поглощение фосфора пахотными горизонтами почв Западной Сибири. //Изменение фосфатного состояния почв пр. внесении удобрений /Сб. научн.тр. /8АСХНИЛ. Сиб. ртд-ние,-Новосибирск. - 1987. - С. 4-27.

17. Моделирование фосфатного состояния почв степной зоны при внесении удобрений //Изменение фосфатного состояния почв при внесении удобрений /Сб. науч.тр./ ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. - Новосибирск. 1987, - С. 28-45. (В соавторстве).

18. Проблема фосфора в земледелии Западной Сибири // Почвенно-агрохимические проблемы интенсификации земледелия Сибири. /Сб. научн.тр./ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. -Новосибирск,-1989. - С. II0-I28.

19. Фосфорные удобрения под яровуя пшеницу в условиях Новосибирской области: Рекоменлации /СибНИИЗХИМ СО ВАСХНИЛ.-Новосибирск. - 1989. - 20с. (В соавторстве).

20. Оптимизация фосфатного режима почв Новосибирской области: Методические рекомендации /СибНИИЗХИМ СО ВАСХНИЛ.-Новосибирск. - 1990. - 21с. (В соавторстве).

21. Мобилизация фосфатов при паровании и внесении удобрений. //Регулирование фосфатного режима почв. Научно-технический бюллетень.- Новосибирск,- 1990. - Вып. ЗгС.З-8. (В соазторстве).

22. Содержание и формы минеральных фосфатов в гранулометрических фракциях почв Тобол-Ииимского междуречья//Ре-гулирование фосфатного режима почв. Научно-технический бюллетень,- Новосибирск,- 1990. - Енп. 3. - С. 20-2Г. (В соап-• торстве).

23. Диагностика почвенного питания фосфором под зерновые культуры в Западной Сибири.//Применение фосфорных удобрений. Научно-техническчГ! бюллетень.- Новосибирск. 198У. -Рга.1. - С.3-14.

v'íl ' .

Р£КШЕВДАЩШ ПРОИЗВОДСТВУ -

Для оперативной диагностики предлагаем пользоваться откорректированными индексами метода Чирикова (мг Р^С^ на кг):

Регион Обеспеченность мг Р2укг

низкая средняя высокая

Приобье Новосибирское 70-120 120-190 250

Присалаирье 70-120 120-190 200

Северная Кулунда 50-150 150-190 190

Бараба:

восточная 50-120 120-200 250

центральная. 50-80 80-120 150

Одновременно с определением содержания Р^О^ по Чирккову рекомендуем снимать показания концентрации в 0,01 M CaCIg вытяжке из почв. Благоприятные условия питания наступают при следующих показаниях (мг Р^О- на татр'*; в почЕах Приобья и Присалаирья - 0,2-0,3, в Барибо - 0,3-0,4, в Северной Кулун-де - 0,2.

Растворимость фонда на 0,1$ иржно повысить внесением следующих доз удобрений (в кг PgC^ на га):

0-10 см 0-20 см О-ЗОсм Приобье и Присалаирье 31,1 62,2 93,4

Бараба . 27,8 55,6 93,5

Северная Кулунда 24,7 49,4 74,0

Дозы рассчитываются по разнице мегузу оптимальной и исходной концентрацией фосфора в солевой вытяжке из почв: ;

х ='io(<yopt-^}JCX) -//о• где

Х- .поза на окультуривание слоя, кг на га; i

¿J.jpt - опт. сальная концентрация ионов фосфора в раствореj $ исх ~ кс*°Рчая концентрация, мг P^Og на литр; //о 1!0ljyaTKB расхода, Р^С5. кг на га;

Максимальней продуктивности соответствуют следующие пок-азатеид концентрации фосфора: в Приобьэ и Присалаирье-0,36; Барабе - 0,39; Кулунде - 0,27 мг Р205 на литр.