Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ДИФФУЗИОННАЯ МИГРАЦИЯ ФОСФАТ-ИОНОВ В СЕРОЗЕМАХ ТАДЖИКИСТАНА

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ДИФФУЗИОННАЯ МИГРАЦИЯ ФОСФАТ-ИОНОВ В СЕРОЗЕМАХ ТАДЖИКИСТАНА"

РОЕСОКВНАЯ ОРДЕНА ЛШИНА АКАДШИЯ СЕШЖ03ШЯЙСГГВ1ШНЦХ : нт 1ШШ В.Й; ЛЙШЕЛ

почвашй гостит1минив.в,д0Ш4Ш j£-¿ $696. : v ;

Каправах рукописи

' КАДУРОВ РУСТАМ РАЩДОВИЧ

" ■ ДШФУЙИШШАЯ МИГРАЦИЯ «ОСФАТ-ИОНОВ В

■ СИ>03ШАХ ТАДоИОСТАНА

Г" /:: ' ^ ^

Спецяальнооть 06.01.03 -почвоведение

■■"■■"'■у-АВТОРЕФЕРАТ .■ -..'л''■>

диссертации на соискание ученой степени кёндвдаад сельскохозяйственных

..■'■-л.--.- наук о; ■ ■

Мооквв - ДЭ77

f

работа выполнена в отделе фкзвко-мши и минералогии V. почв Почвенного кнствтута с м. В.В. Докучаева. . - >

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук!

* ' .. . . В.А.Поляков - '.■

Официальные оппоненты:

1. Заслуженный деятель науки РСФСР, доктор сельскохозяйственных неук, профессор факультета пачвоведеняч к агрохимий ЯЗХА A.B. IfeTepOsfppoiart

2. Кандидат. сельскохозяйственных наук, старший научный .'.' "сотрудник отдела агрохимии Почвенного института

им. В.В.Докучаева Д.В.Федоровский '■"_■'; * ;

Ведущее учреждение; Белорусский яаучно-иооледовательокий \ институт почвоведения и агрохимии.

¿Защита состоится " J* 1977 г, в f£ ^час.

на заседании специализированного совета Д 02CU25.0I по защите ■ .диссертаций на соискание ученой стстени доктора наук при • Почвенном институте им. В.В.Докучаева во адресу: I09CP, т. Мбсква, ПыжевскиВ пер., 7.

• 1 диссертацией "можно ознакомиться й библиотеке Почвенного института ам. В.В.Докучаева. . ■ ; ; '■■.'■•■'■.."

етороферат разослан " & . " б^ОЗ^рЯ 1977 г.

: Утеяый секретарь споциаяиаиропенного ■ ..'* ■ " совета .:■ , . ■/■■■.

' кандидат геотрафичес'ких наук , ;

' С.;;.' ■ /■;■ ■.- г'-■ / В.Л.' Бс \ргва . ..

О^ДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. В. ярогрэмме развития с е льскохозяйственяого производства, намеченной Ш" съездом КПСС ita I97S-I980 гг., в целях дальнейшего повышения урожа^ости сельскохозяйственных культур предусматривается значительное увеличение производства я применения фосфоршх удобрений. В связи с этш разработка научных основ использования втих удобрений приобретав« в настоящее врет первостепенное значение. Эффективность фосфорных удобрений зависит от многих факторов, среди которых наиболее важную роль играют свойства почв и под-вкжноет' фосфат-ионов в почвах (A.B. Соколов» 1950). К нйотоя-шему времени о свойствах почв Таджикистана накоплен вязчикельаыЙ информационный матерная (H.H. Антшов-1<аратаев,1954; В.Я. тешнский, P.C. Леонтьева, IS66). Однако вопрос -i подвижности фосфат-ионов и их гаффуз«и по почве-гному грофида, остается до сих пор спорным и недостаточно изученным. Слабо изучено также влияние на подвижность фосфат-ионов физино-химэтеоких свойств почв, состав^ в форм фосфорных удобрений, а также явлений взаимодействия их с почвами.

задачи и с с л е д о vb а в а Й , В ' связи с иьасжешшы были поставлены следующие задачи исследований.

1. Исследовать подвижность фосфат-иоков в зависимости от физико-химических свойств сероземов, а также состава и концентрации вносимых удобрений. *

2. Изучить сорбциониую способность фэсфат-ионов в cepose-мах в зависимости от их удельной поверхности, содержания хлоридов и сульфатов и концентрации различных форм фосфзрннх-удобрений, ;

3, Изучить поглощение фосфора корневыми системами кукурузы как-<$гнигою подвижности фосфат-ионов и уровни увлажнения

почв,

4, Разработать эффективный метод определения подъявности фосфат-ионов в почвах и указать граним и уйловия его примо-нения, . .'■■■"'■' ; ■ ,*"■:.'... ■ •■."■■.

Результаты вкспериаенталышх исследований, полученные в' вышеуказанных направлениях, а также ях теоретическое обобщение яаяяютса предметом"защиты. '

Научяаяновизна в практическое еначение. ряарайотад ьовый метод определена величины подвижности фосфат-ионов в почвах, основанный на измерении ско-: росте диффузии этих ионов при Подащи радиоактивного индикатора ("%■), Вперше определена деленные значения подвижности фосфвт-ионов в сероземных почвах юго-эападкого Тадкгошотанг. Получены новые давние о скорости миграции фосфора по почвенному профилю. Показано» что поглощение фосфат-ионов на изучаемых почвах осуществляется главным ойраась: по исно-обменяому механизму, Установлена линейная зависимость меаду подвижностью фосфат-ионов в почвах и интенсивностью сх поступления в корневые сиогемн расгвний (кукурузы). .

? о а я к з а ц и я работ . Дано теоретическое обоснование подвшнооти фосфат-ионов в оерозеипи почвах, Предложен метод дня массового определения подвижности фоофет-иоков в почвах о нарушенной и ненар"„лаенЕОЙ структурой. Составлены методические рекомендации по определенно подвижнооти фосфатов в почвах, которые переданы научно-исследовательскому институту почвоведения Таллинской ССР для проверки и апробации.

Апробация. Ооновные соложеном диссертации были догокены и обсуждены на Всесоюзном координационном совещании ш проблеме 0301 Координационного плана МСХЕВД (Москва, 1974), на расширенном васедании лаборатории фгэико-хшяга и минерало-пш почв Почвенного института ем« В.В.Докучаева и на У детегат-скои съезде почвоведов (Минск, 1977).

Публикация. По материалам диссертации опубликовано три работы.

Объем работе. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и заключения, изложенных на 193 страницах иашшопионого текста. Она содержит ЗЗ таблицн в 18 рисунков. Список литературы вюшчает 192 вакменоваввя отечественных.и эярубе»-шх авторов. -

методы исхщдаашй

Для решений поставленных задач с течение 1974-1977 гт. проводились полевые а лабораторные исследования, в процессе

которых ]фьмеидоись следующие птоды: '

■ ^

Определение коэффициента даййузии Ш. Коэффициенты диффузии ионов в почвах определяли методом снятия олоев (А.Ф.Лебедев, 1930 , Ю.А.Поляков, 1968, 1970). Наблюдения за явлениями диффузии проводили в трубках длиной 130-140 мы в диаметром 27-29 мм при температурах.2, 25 и 60°С. Высушенную и просушенную через сито ( d »I мм) почву увлажняли дистиллированной водой- перемешивали в доводили до состояния гомогенной массы* Вначале заполняли пастой одну половину трубки, В центре трубки устанавливали тонкую бумажную пластину с заданной концентрацией дш^зунди-рувдего вещества. Батей заполняли вторую половину трубки. Заполненную почвой трубку герметизировала и лереносълл ее в термоотат для сохранения постоянной температуры. По истечении заданного времени колонку почвы извлекали из трубки , разрезал« на отдельные слои, определяли расстояние каадого слоя от плоскости раздела и измеряли его активность на радиометре типа Б-2. Для расчета коэффициента длффузиг применяли второй закон Фшш (Ю.А.Поляков, 1970). При изучении диффузии фосфат-ионов использовали соли фосфорной кислоты, меченые 32Р; хлор-юков - совякую кислоту, меченую CI, Повторность - четырехкратная, продолжительность - 10-70 суток.

Измерение коэффициента распределения (Kd /.Навеску воздушно-сухой почвы (10 г), пропущенную через сито ( d = I им), помешали в колбу и добавляли 50 мл раствора одаозамещеиного фосфата натрия (или другого фосфата), меченного 32Р. Смеок взбалтывали на ротаторе (5 мин) и оставляли на 24 часа. Затеь отделяли жидкую фазу от твердой .(путем фильтрования), отбирали I мл раствора, активность которого определяли при помощи радиометра типа ■

Численные значения коэцфщиента распределения (Kd ) находили по формуле -

(а. — а).v

Kd= —S-—

А • а

-Дб - удельная активность исходного раствора* А - удельная активность равновесного раствора; V - объем ргствора, ил; „ ■',•■■■■.

U - навеска почт, г.

Повториость - четырехкратная.

йзме&еяие удельной поверхности (В ). Удельную поверхность сочв определяли методами газовой хроматографии, при котором измеряется низкотемпературная адеорбцся азота из сие си его с газом-HD опте деы гелием. Численные значения удельной поверхности окрэ-дедялк метсдсм БЕГ (Брунауэр-Эшет-Теляер) (С.Брунауэр, 1948),

■ ГГоглотошю focfSa?-yoHQB корням кукурузы. Принципиальная -основа дчпвого метода заключается в том, что подток фосфат-ионов к активной поверхности корней осуществляется практически, лишь sa счет диффузионного механизма, который в данной случае ' является ответственным зе транолокащо и поглощение фосфат-ионов pacTei0LFB.ni,

Содержание метода. Обпазец почвы, кзмельчеьиый и просеянный черва сито ( d = I «м), помещали в цилиндрический сосуд а приливали раотвор VaHgPi^Crom другого фосфата) заданной концентрации, меченого Опыты проводили при вяааиости почв близкой к 6055 от ПИВ. Почву ломещали в эксикатор и оставляли на трое суток для равномерного распределения раствора по всему объеку почвы. По иотечениз указанного времени в сосуда о почвой высаживали прс ростки кукурузы, длина-корешков которых составляли 3-4 ом. Сосуды помедаяи в эксикатор и выдергивали в течение £4 часов, затем проростки извлекали из почвы, промывали водой для удаления о поверхности корней частичек почвы, отделяли корешки « надземной масса, высушивала (при 60°С) и измельчали. Отошда брали навеста, в которых измеряли активность на радиометре типа Б-2 и определяли содержание Р205. Повторность -трехкратная, л,

. Для оценки точнооти и во ссрс изводимооти результатов оштов применяли общеизвестные метода математической статистики -(Б.А,Доспехов, 1968; В.А.Дкитрпв, 1972).

СОДЕРЖАНИЕ ГЛШГИ

.ГЛАВА I. Геограйстчесноа по.здяа'ще ос*ъектов исследования

'о ■■ и их ртарйдторчетаяа ■

Объектам исследований в настоящей работе являлись сероземные почвы. подучившие наибольшее распространение в долинах Таджикистана (U.A.Панков, 1935; H.A. Розанов, 1350).

Почва

!Глубв-!Гукус, "■ ,¡на,см | % 1 !

1лютеские и фгзичсские свойства почв Фосфор

!

!

!СаС03, >Сумг.й !Содер£ЭНЕе частиц,£ валовой, (подвиги. % госкоза-;рвзмея фргкцкй.ш

^ ¡а,СЛ ¡суша

-иг , :экв на. !0(01 » !<0,01

3100 г !

I

! Удель- " Юйъец- •и^де.ть |Ная но- шый вес,-но поверхность,' г/см3 ;левая . 1 ¿2) . 'вдзго-

г н /1 1 )о,кость,

Серозем свет- ' 0-40 лнй старфо- 40-66 шаемый 66—98

, .. - ■ 30-153 ■ ■ 153-Г71 Г?1—

Сероземпо -дуговая светлая старооро-. оаемач . 0-30

Серозем свет-лог цедьящгй 0-23

Серозём светлый воъооро— -шаемнй 0-32 .

.Серозем' отличный целинный 0-25 .

Серозем тем- ' нни орошаемый 0-30

Коричневая карбонатная орошаемая ■ ¿-30

0,91

0^77 0,61 0,62 0,03

1,14 0,82

0.64

1,сг 1,20

0,17 0,12 о'то о 10 0,11 0,11

45,0

5,0

4 9. 4,5

0,19. 82,4

0,12 36,0

0,16 23,0

0,17 38,3

0,24 47,6

20,0 20,0 22 0 22,0 22,5 20,0

5,14 6,06 6,06 7,14 5,51 6,25

21,0

19,1 7,03

19,Г'в 6,42 17,7 ; 8,78 10,0 13,76

31,5 34,7 30,9 19:9 35,7 37,4

12 8 18,0 10,1 ■ 9,3

37,1 12.3

61,1 8,7

«1,7 XI,7

57,7 9,8'

ЭГ7.0 21,0

26,1 48,0 43 0 58 5

34.0

34.1

41,0> 31,1

оЗ,6 38,4' 52,3

5,4 8,4 10 О 13 5 15,6 16,1

16,0

17.7

16,2 23,6

22.8 ■

1,10

I 50 1,31 I 31 1,27 1,37

1,00 1,02

1,31 1,16 1,4В

зь э

ЪЪ 7 Г

зг,1

26,2 19,4

24,0 24,6 32,6

1,37 0,25 ,18,5 5,0 13,99 45,5 15,6 51,9 21,1 .1,45 35Д

£*я характеристики, физико-химических овойсгв эти* почв приводим данные» показанные в табл. I. Из таблицы вгдно, что почву обеднены алемеятаШ питанрч и гучуоом, характер и гуюг ся низкой ваовдевностью оонованиями и повышенным соде ржа ¡гаем карбонатов кальция. Указанные почвы не засолены и не солондевати. По механическому составу она относятся к легко-, средне- ч тяжелосугли-кастым, обладав? неболышш объемный весом а шсокой пороэносты. . Предельно-полевая влатоемкость в почвах незначительная. Важным показателем свойств почв является удельная повврхвооть, приведенные двЕНке (табл. I) показывают, что величина удельной поверхности варьирует в пределах 5,4-23,6 1?/т,

ГЛАВА.-П. р^сот'ссть д^ртуз^; ^фзу-и.олдв. ггсчввх

Изучение влияния сзойств почвы на скорость дерзил фосфет-шнов

X. Влднний .впатаос. Зависимость скорости диффузии фос-фет-иовов от влажности была исследована на трех сероземах: светлой, староороа;ае.\:ом, светлой целинном, теьшом орошаемом, а также чварцеъои песке. При рассмотрение рас. I шанс видеть, что q увеличением злаглости почвы, коэффициент диффузии фосфет-

ноа возрастает (почти линейно), причем, наибольшая степень воэрестанкя велкчнки коэффициента ДЕфйрзии фосфат-ионов наблюдается"» оероэекэ свопом староорониемом (6,9 • 1СГ8 см2/1 сек), наименьшая - г сероземе темной орошаемом' (2,0 ■ 1СГ8 а//сек).

Величина коэффициента диффузии фосфат-ионов в песке примерно на .два гторядаа адие, чем в почвах (1,4 . КГ®сМ"*/оея). Мате-кагическая обработка опытных данных показала тесную корреляционную зависимость, существующую кексу велгчияой коэффициента диффузии и влажность!) лочш"(в оерогеме светлом староорошаемом t» 0,975; ь светлом целинном и темном орошаемом - соответственно "ь » 0,997 ъ 0,561; в кварцевом песке * = 0,938).

2. ^тадние температуры. Численные значения коэффициента киффузкк <Д) фосфог-иояов в серозем светлом отароорошаемом, ' наеденные при тел-лературах 2, 25 и S0DC равны соответственно 0,65 * 1С"8 см2/сек, 1,84 . 1СГ£ См2/сек > 3,02 • 1СГ® ш2/сек. При тех кз текцоратурах чхеленые зяачеши (Д) в сероземе светлом целкшсы сказались разаыма:. 1,93. • I0"8 см^сек, 2,22 . 1{Г®

ДИ0?см7** 1

£1

ДпсЮ.СМу/СеК

■к !

•10

л

£

, " 10. йЬ 30 40 ,50 60

Рис. * Влияние влджности (в) на коэффициент диффузии

ФОСФАТ-ИСНО& в ПОЧШ (Дп> И П£СК£ (Апс) \-шоземсёетлынатшроооошаемыи ■' ■

Ьсеооъш светлый цгльниыА 5-серозем темны» орошаемым Апвсо^мбарцебыи . '

СМ®/евк и 2,65 • 1СГ8 сМ^/сек, а в сероземе темном орошаемом: 1,00 . 10"8 см2/сек, 1,19 * 10"8 снГ/сек и 1,33 . см2/сек. В кварцевом песке величина (Л) изменяется с температурой весьма незначительно (от 2,3 • 10"^ сь^/сек при 25° С до 2,4 • Ю-6 * см2/сек при 50° С). В общей форме зависимость мевду коэффициентом диффузии Д я температурой Т может быть описана при помощи уравнения НеГ'лстя-Эйпштейна д „ "И-А-Т ^ где

и _ подвижность ионов; и , г , Г - соответственно тазовая постоянная, валетяооть, соответствующая фосфат-понам.чиоло 4арадоя.

Из уравнения следует, что с возрастанием температуры величина X увелкчиваетоя. Получгняые экспериментальные данше находится в полном согласии с теорией. Используя зависимость вели-таш Д от тегатературы Т, мы рассчитала энергию активации фосфат-ионов в почвах. Ее величина варьирует в пределах 3,6-41,8 КДж . моль Энергию активации мозно рассматривать как энергию, шобходзму» ля преодоления сопротивления, испытываемого фосфат-юками при зга от границы раздела фаз в сферу почвенного

раство;э. В изучаемом интервале температур (2-50° С) наибольшее количество знергж затрачивается на диффузионный перенос фосфат-конов на сероземе светлом староорошаемом (15,4-4^,8 ЗДж , моль" )

ваимельцее - па сероземе темном орошаемом (3,6-5,1 НДк . моль"1), • ■

3, влея»те стоутстурц почвы. Численные значения коэффициента диффузии фосфат-ионов, найденные в почвенных пастах г образцах о естественно ненарушенным сложением оказались весьма близ-гсаа (табл. 2). Поэтому данные, полученные на примере почвенных пест, можно экстраполировать на те ке почвы с ненарушенной структутюй.

4. Роль хлоридов я с^лт.с£атов яаттая. Коэффициент диффузии фосфат-ионов в почвах зависит от содержания в них хлоридов и сульфатов натрия, йэ табл. 3 видно, что с увеличением содержа* .„ вия этих солей в почвах выявляется тенденция возрастания веян-., чины Д. Однако"предела этого возрастания не столь значительна- ' (не больше чем в 2,2 раза по сращению о контролем), как-это> шяяо било одэдать, исходя из генетических раэяичийрассматрива-екых почв.

Влияше степени дисперсности почв1_ на коэффициент диффузии фосфат-ионов

7 Глубина, см |Влаж-'ноетт., ¡объомн. ! * ! ^{оэффициелтлдиффузиа, Д *10г8 ! см-Тсек

Почва ' 1 1 .дисперсное состояние

Г !измельченный ¡естественно не! образец (.й =1ш)! нарушенный

Серозем светлый сторооро-шаемнй 40-66 39 4,70 + 0,3 3,87+ 0,2

Серозем свет л Ш5 целинный 0-23 2,41 + ОД 1,74 + 0,2

Серозем типичней целинный . 0-25 23 1,78 + 0,02 1,74 + 0,2

Оороаеы темный орошаемый 0-30 32 0,£5 ± 0,1 0,96 ±0,07

5. Сияние концентрации фосфат-ионов. Опыта по изучению адияния различных концентраций фосфат--ионов на1'величину Д показали, что в сероземе светлом староорошаемом увеличение концентрации от б до 100 чг /100 г почва приводит к возрастанию коэффициента диффузии почти вдвое, в сероземе светлом целинном величина Д иэ^евялась весьма незначительно, а в сероземе тайном опекаемом - практически не изменялась.

С. Зл;;я!Ш8 фот^ соединений фосфора. Величина Д зависит от форм соединений фосфора ( рис.2 )* Наименьшая величина Д. "фосфат-ионов аафиксирована к почвах при внесении мопафосфата кальция (Д^д « 2,6 . Ю"8 см2/сак), наивысшая - при виесацйн «оаофосфи-а-аммоивя (Дд?ц ■ 7.3 • Х(Г8 см3/сек). Таким об-.рааом, д-:фЬузиовиря подъйшооть фосфат-иоиоз возраотаат о уменье щепаем валентности катиона, входящего в состав (¡оаи, а пря ода-накозой в&дентнооти - о уменьшением ого етэмной массы.

7. .^ввниа.гпт/рв, каатлид, С уачяйченнем коли-

чество гипса в почве величина Д эмавмаетсл. Тал, при содержания Са5 04^окодд 0,1Я, веля,чина фосфат-ионов ооставляаа 3,69 • 10 см /сев, а при соде^нм гиеой а количеств 10% -

д-iq fcm%3k

7-

5-

3-

2J

'■1-f

Ü

7

i

f

s

П

i

чч»щ уединения i

12 3 4. 1 2 3 4 1 234

' I ' ■ Q i

• Рне.& Влияние различных форм соединений фосфияа на . коэффициент диффузии фосфат-ионой

й- Mg (ífjtPOtjt ; серозем сбетлыи целинным

3-KHtCQ* ; M-BBßtiseM темнширрошаешн

4-NhUHíP04

Изменение коэффициента диффузии (Д) фосфат--ионов в зависимое™ от содеряшнвя дегкораотворишь солей ( Л7аСI ; /VagßO^ а 4, ; I)

! Глуби-! В да»- !3aco-tpH коэффициент ди! Почва . ■■ !».<* I »1ДТвГ- »«»Д' _____ __ _ J___1 _ J_ _____ _

Серозем светлый ста- V ' 3,64 ±0,3

роорошаемый G-40 26 0х 7,5

г "7,6 4,01 * 0;а

4 ". " 6,13 + о,я

6- 7,6 , 4,г? + 0,04

Серозем светлый 0-23 30 7,4

целинный .0. 2,22 ¿0,1

2 7,5 2,22 х 0,2

4 7,5 ' 2,48 + 0,3

в 7,6 3,13 + 0,1

Серозем темный 0-30 0. V

орошаемый 34 7,4' 1,25* 0,1

2 7,5 0,87 * 0,04 '

4 7,5 2,57 ± о',2

6 7,4 3,22 +0,04

ft ' 2 i

1,51 * ItJ" »см /сек'(-т.е. приблизительно в-2,5 раза меньше. Более сильное влияние на величину коэффициента диффузии фосфат-ионов оказывает содержание в почве карбоната кальция. В этом случае с увеличением концентрации СаСОд в почве коэффициент диффузии уменьшается с 6>96 • IGT® см2/сек (в контрольном вари-, ■акте, без внесения CaG03) до 1,77 • ЮГ8 смЗ/сел (вариант с 24$ СаС03), т.е. примерно в 4 раза. В песке о возрастанием СьОО^ койффициент диффузии уменьшается с ¿3,1 « Ю"7 см^/сек (в коит-.

Символ 0х отвечает естественней уровню засоления почв,' который .варьировал от 0,006 до. 0,0^6 по хлору .

*7 О

рольном варианте) до 1,8 • Ю-' см /оек (вариант с CaCO.j), т.е. в 13 pas. Величина Д фосфат-ионов s песке применю в 33 раза больше, чем в почве (если сравнивать те варианты опыта, в которых СаСОд отсутствует).

8. Ззвддкморть , pe.Jnf чнн Д о ж, генетт век,почв. Наибольшая величина коэффициента диффузии (Д) была кайлела в серозема светлой староорошаемом (Д* = 2,91 • КГ® см^/оек), нзшеяьшя - в коричневой карбонатной почве (Д" = 0,84 . 1СГ8 с.ч2/сек). Коэффициенты диффузии в сероземах светлых и типичных целинных были близки между собой (1,5 • ИГ® см^'/сек и 1,9 .10""® см^/сек соответственно). Близкие значения коз^шиента диффузии найдены в сероземно-луговой светлой староорошаемпй почве и сероземе темном орошаемом. Сравнительно неболыииз различия в чиеяешшх значениях. Д, найденных для последних групп ьочв, объясняются близостью их ме;ынического состава.

Величина Д изменяется также о глубиной почвенного профиля. В верхнем горизонте серозема светлого староорошаемого (0-40 см) она примерно в 2 раза больше, чем в нижнем (98-153 см). Помимо диффузии фосфатов,в работе рассматриваются также результата изучена скорости диффузии хлоридов в почвах. Численные значения коэффициента диффузии хлор-ионов зависят от свойств почв и варьируют в пределах 3,79 . I0"6- 5,18 . КГ6 см2/сек, ч»о превышает коэффициент диффузии фосфат-иовов приблизительно на два порядка величин.

В песке различия в скоростях диффузии родоз ионов были значительно меньше. Здесь коэффициент!, диффузии хлор- и фосфатного в равны соответственно 7,20 • 10Г6 cwr/сек и 1,40 . дуб см /сек.

ГЛАВА Ш. Влияние удедь^ой. поверхности почв и процессов сорбции ФосСзт-ионов на с" скорость их лиф&узии в почвах

Влияние удельной доверхдорти. Величина удельной поверхности изучаем^ почв колеблется от 5,4 до 32,3 vP/т. Наибольшей удельной поверхностью характеризуются серозем тяжежосуглинистый (23 *г/г), Наименьшая удельиа-т поверхность отмечена на легкой ш механическом? составу почве — сероземе светлом староорошае-

1- серозем сбетлыи стараорошаемьм Ьпетземшз-лугобая светлая староооошашая....:

3-серовем вЬетшй целинный

4-шадзем сбещый нопоооошаемьм

5-серозем типичный целинный В-серозем тшшй орошаемый

7-ноРитеЗяй канёонатная орошаемая ■■

ком (5,4 ы /г). На рве. 3 показаны кривые, характеризующие зависимость удельной поверхности от ehj Зины профиля почв. Величина удельной поверхности возрастает почти линейно с глубиной лишь по профилю серозема светлого староорошаемого. На других почвах меаду рассиаатриваемшли параметрами существует более сложная зависимость.

Величина удельной.поверхности почвообразуицих пород серозема темного орошаемого в слое 150-200 см составляет 27 /г, коричневой карбонатной орошаемой (в том же слое) 28,1 Такое незначительное расхождение объясняется весьма близкими минералогическими и фнзико-хшическима свойствами этих пород.

Вдиянпе ссрбшш dwcfat-^ohob на скорость их ди^г^гзи^, в ■ почвах. Изучено сорОщоняое поведение фосфат-понов на сероземах и определены численные значения коэффициента распределения этих ионов (Kcf ) в зависимости от форм и концентраций фосфатных удобрений* присутствия в почвенном растворе хлоридов и ■ сульфатов натрия и генетических свойств почв. Установлено (рис.4)* что наиболее интенсивно поглощают PgOg почвы (серозем светлый староорошйемай) из раствора, с концентрацией PgOg порядка 9,0 • 1СГ4 мг/ш. Здесь величина Ко! равна 44,4 сч3/г. При .'переходе к концентрации 0,005 иг/мя коэффициент распределения : Kd становится равным 22,1смэ/г, т.е. уменьшается в 2-4 раза. При последующем возрастании концентрации P2°ö до 0,1 мг/мл инг "тенсивность уменьшения величины Ко! падает. Если рассматривать величину поглощения фосфат-ионов почпаш как функцию концентрации их в исходном растворе, то можно видеть (рис, 5), что с ростом концентрации фосфат-ионов в растворе количество поглощенного PgOg увеличивается (в области концентраций 3,0 , ICT4 до 0,1 мг PgOg/мл).Величина Kd зависит от форм фосфорных удобрений. Наибольшие значения Kd получены при внесении rf почву монсн-н дифосфата кальция. На сероземе светлом староорошаемом при внесение моно- и дифосфата кальция численные значения Kd ' оказались соответственно равными 4,5 см3/г и 9,3 см3/г; при внесении мояо- « дифосфата натрия: 3,3 смэ/г и 3,8 см3/г. Величина Kd. зависит от свойств почв. Она возрастает по направлению от светлых.сероземов к темным, т.е. от легких по ыеханичеокону составу почв к тяжелым. По степени сродства аэучаеисс почв к

Kd.c'A

I I

H 1 !

il 1

31 m V' 111

't Г 1

» К',

1» \\

V

№ aw tus алт to mi V i Зиийиеоть кимчщйент* шшт (к*) тмг-шшвгишшммдаодри (Ï} Vceobieu sÜT/iijít яаряевамемыи, î-сшхи dtntm цылнннШ; Ьшозей 7ш»твшмшн .

S.MTf¡

РИС^НЭИЕНСПЫС MKWttlM WPWWMHtttrO РзЭ, цккчик:»«' «поди* мнц£ктрщии Pt№|,M¡f»A

(-«роки twTflfc* ..

■ î-teptv« (Wiííij м.1и>=«й "1~«миги ;í*kmí ojcí^í-'wí

фосфат-ионам их можно расположить и ряд: серозем светлый отаро-орошаемцй < серозем светлый иелидаг'й <серозем темный орошаемые. Следует подчеркнуть, что с возрастанием величины Кd , скорость диффузии фосфат-ионов уменьшается, ретроградация ионсз-увелн-чивается, благодаря чему условия питания раотеиия ухудшаются и понижается коэффициент использования фосфатов.

Результаты наших экспериментов позволяют оценить количественно влияние почвенного (¡л к тора на подвижность фосфат-ионов и интенсивность ах поступления из почв в' растения.

ГЛАВА 1У, Поглощение (i.ocfeT-ионйв корневшц системами растекий кукурузы

1, Поглощение фос^чг-ксков в плглсил;оgrg. оу.,,,двдцо.<?И почв. Лдя изучения рассматриваемого ixuipc-ia были поставлен» вегетационные олыты на сероземных почпах и кварцевом леске. Влажность почв и песка варьировала соответственно в пределах 6-30/5 и Зг-18%. Результаты опытов иллюстрируются кривыми, показанными на рис. S. Рассматривая кривые, могло видеть, что мелщу влажностью почв а интенсивностью поглощения Pg®5 на сероземе светлом староорошаемом существует почки лшейнг..! зависимость.

В 'лервом приближении можно принять, что примерно такая же за-ьасшооть мезду указанными параметрами существует в на сероземе темном орошаемом, хотя здесь в отличие от предыдущей кривой имеется точка перегиба с координатами V® 15$; П^ = 9Д • 10"^ ■ мг воздушно-сухого вещества. В опытах с песком при уве-

личении влажности от 3 до Gii, поглощение фосфора увеличивается, однако дальнейшее увлажнение песка до 18$ на интенсивность поглощения фосфат-иоков не оказывает влияния.

2. Поглощение фоофат-ионоа в зависимости от дозы Р^Ое.

■.......I|M . I - ■ II ■■ 11- р ,1ч, ■ ». ■ IК . I I. I., Ill I 1| I I > I . .1,- ■ ■ пУшМ

omjfu цокавала (рве. ?), что с изменением содердщная ейееэнного в сероземах светлом и темном от 9'« 10"^ до0,33 ыг/ил млпю'еоотю логдоиек&ого PgO§ значительно возрастало, прячви pftBijefui втого возрастания во сероземе светлом была примерно г 1,5-Зрава больше, чем на темном (в опытах концентрацией Р20д от 0)02 до 1,0 кс/ни). Отмеченное рааягичие объясняется тем, что серойен светлый йо мешдоеоксчу составу относится к легкоеуглвм

s ев m 15 91 4

-, 9нс. 6 flerumttfüiE ítGj-(nf) иввчшишчпузм в

змшспмстя (ишжнмти (*) почвы к леи» 1- с&оши сбильш епеаакщммы*; i-штем WMHMv арешш/ын; * b-ntoBH иблецабия

Сц,Л(, Цг/кН

(W? Кшигстм ÎtiU,nitrAiiawiœ «ним «ядодо к пс*» (Ц и мдмол) ими« (ад s яиаыьн4« ющемищи ■WEHM *ttUIOÍ*mCKW

\-егкяы eterna» сыкштыяш»), {-¿»спя даыздодо

¡-itivu

нистому, а. серозем темный - к тяжело суглинистому.. Тякелый по механическому составу cejзаем темный обладает более высоким адсорбционным.сродством с почвенными коллоидами по отношению к фэсфат-ионам, чем светлый серозем. Поэтому растения, произрастающие на сероземе тешом, затрачивают больше энергии ва иоглошекне фосфат-ионов, чем на сероземе светлом, В результате интенсивность поглощения фосфат-ионов растениями в сероземе ' темном оказалась более низкой, чем в сероземе светлом.

3. Поулоиекре ЙосЙрт-коноз п занисухости от Фош (ftocftopfffi;. удобрений. Опыты, которые проводкяксь для изучения рассматриваемого вопроса, показали, что интенсивность поглощения фоофат-ионов корнями проростков кукурузы зависит от форш вносимых удобреьлЙ. При внесении "монофосфата кальция проростки кукурузы поглощают из почв наименьшее, а при внесении монофосфата натрия -наибольшее количество PgOg- По степени увеличения поглощенного растениями PgOg изучаемые Форш удобрений располагаются в ряд: Ca(H¿P04)^: KHgPO^ < VHilH2P04</VaH^>04. Установленная закономерность Согласуется с известным положением о том, что эффективность "фосфорных удобрений в конечном счете зависит не только от количества фосфора, содержащегося в почке, ко и от прочности , его соединений с почвенными коллоидами. Причем с увеличением ' прочнооти адсорбционных соединений фосфат-ионов увеличивается работа, которая затрачивается на десорбцию этих ионов при переходе их из твердой фазы в ташкую. Отсюда следует, что поскольку процессы поступления фосфат-ионов в корневые системы идут с

разяичной затратой энергии, наиболее высокая, интенсивность поступления будет наблюдаться в тех почвах, где затрата энергии tía десорбцию будет наименьшей.

4. Роль яамгеиоивой подьижности Фасйаг-ионов в процессах их поглощения .корнями проростков кукурузы. Для изучения рассматриваемого вопрооа проведены модельные опыты на девяти разновидностях сероземных соча ко-следгшей схеме. В.изучаемых почвах прд внесении одинаковой дозы PgOg' мг/IOOr почвы) и : ори влавдооти, близкой к 60SE от ПГШ, определили величину коэффициента диффузии фосфат-ионов методом,.который описан вше«'' В эти почвы нмаздвалипроростки кукурузы. По истечении 24 часов в корнях проростков определяли количество поглощенного

2. 1 й'10Дм%ек

. 3 Связь МЕЖДУ КОЭФФИЦИЕНТОМ ДИФФУЗИИ [и] Фосш--ионоа в (ШВЕ И ПОГЛОЩЕНИЕМ Ра.Оу [Лф] КОРНЯМИ КУКУРУЗЫ

норичгебая нарЬонатная орошаемая [0-50смЬ серозем ебстлын ствроорошаемын [98-15 Зсм]; 3- сероэешо -лугобая сбетпая староорошаемая [О-ЗОсм]; Эсером** сбетлыи староорошаемыи [66-58 см] ^ 5-серозем светлый нобоорошаемым [О-32 см]} б - серозем светлый целинным [0-2.3 см];

7-серозем темным орошаемый [0-3Оси];

8- серозем сбетлыи отароорршя емыи (4Й-66ем];

9- серозем сЬетлын староорошаемый (0-40см]

Р20д (по активности сухой навески) и влажность почв, величина кото^юй, как показали наблюдения, оставалась постоянной. Полученные данные иллюстрируются в виде кривой П^ = |(Д), сокаванной на рис. 8.

■ ■ Кривая Пф = |(Д) показывает, что меаду количеством поглощенного растениями Р^О^ в велзчиной коэффициента диффузии фосфат-ионов (д) существует линейная зависимость. При рассмотрении кривой видно также, что в частном случае, когда величина Д равна аул», диффузионный механизм прекращает свое действие, и процесс поглощения Р205 осуществляется за счет других механизмов.

Из тех свойств, которые характерны для рассматриваемых почв, наибольший интерес для оценки диффузионной подвижности фосфат-ионов представляют удельная поверхность, содержание ила, а также величина коэффициента распределения ад фосфат-иояов меаду твердой и вддкой фазами почв. Математическая обработка результатов опытов показала, что меаду указаниями параметрами и величиной ко&ффкзиента диффузии фосфат-ионов существует обратная коррелятивная связь, причем численные значения 1 равны соответственно:ОгЭЗЗ; -0,927; -0,984, Таким образом, величину коэффициента диффузии (Д) следует рассматривать как весьма важный параметр, необходимый и достаточный для количественной оценки подвижности фосфатов в почве.

ВЫВОДЫ ■ ■

1. Изучена диффузионная подвижность фосфаг-ионов в сероземных' почвах Таджикистана и ее влияние на поглощение Р205 корками проростков кукурузы.

2. Диффузионная подвижность ионов зависит от свойств почв и варьирует а пределах 0,65 . 10~° - 3,0 . 10~® см2/'сек.

3. Диффузионная подвитое ть ионов функционально связана

О влажности) почв и при увеличении влажности от ДО до 23# возрастает более чем В'Ю раз.

4. С- увеличением температуры диффузионная подвшшооть фоо-фйт-ионов'возрастает. Вычислена энергия активации ( О. ) фосфат-ионов, варьирующая от. 3,6 до 41,8 КДк. . моль

% С увеличением в почве содержания хлоридов и сульфатов ватрия диф^з ионная подвижность фосфат-ионов увеличивается. .

6. Определены численные значения коэффициента распределения фосфат-ионов между твердой и жидкой сазами почв, которые . Ейр1Ируют от 3,3 до 14,6 см3/г. Установлена коррелятивная связь меящу величиной Kd и диффузионной подвижностью фосфат-ионов, которая показывает, что в процессах поглощения фосфат-ионов почвами главную роль играют адсорбционные явления, протекающие на поверхности почвенных частиц,

7. Диффузионная подвишость фос^ет-ионов зависит от форм шосимих удобрений. По степени возрастания диффузионной подвиж-яооти изучаемые удобрения располагаются.в виде следующего воз«

fflстающего рада:. CaUIgPO^g < М^ {Н^О^ < KHgP04 < Л^Н^Ро^.

S. Диффузионная подвижность фосфат-ионов находится в обратной зависим*-эти от содержания гипса и карбоната кальция. Возрастание концентрации галса до 10$ и карбоната кальция до.. 2А% сопровождает зя уменьшением диффузионной подвижности фосфат-ионов соответствен*, j в 2,5 и.4 раза.

9. ¿ОД'Ззтнопная подвишооть и сорбцяонная способность фоофат-ионсв коррелируют с глубиной почвенного профиля: по мере углубления пробил серозема светлого староорошаемого (до 153 см) диффузионная подвижность фосфат-ионов уменьшается,' а коэффициент их распределения Kd увеличивается. Ьашилильная диффузионная подвижнооть отмечена в пахотном слое коричневой карбонатной орошаемой почвы £Д = 0,84 • IQ1"® см2/сек), максимальная - в * верхнем слое серозема светлого староорошаемого <Д = 2,91 . ЩГ® см /сек).

10, Удельная поверхность почв варьирует в пределах 5,4 -02,3 м /г, коррелирует с величиной коэффициента диффузии фосфат— иовов и оказывает значительное влвянг-i на их сорбциояное поведение в почвах. .

11. поступление фосфат-ионов к корневымсистелвсрастевий на изучаемых почвах осуществляется преимущественно насчет, двффу1-эяонного механизма. Поэтому te агр^тегннчеокие мероприятия, которые способствуют увеличению диффузионной подвижности фос$ет- - • иовов, будут одновременно пс^ипатъ интенсивность их поступления из почв в растения.

12. Поступление фосфат-ионов в. корни растекия зависит от. влежкботи почвы и дозы PgOgj'npa увеличении влааности от &% (контроль) до 30$ количество поглощенного Р20= возрастает (в зависимости'от генетических особенностей почв) в 8-15 раз, при возрастании дозы P20g от 9 - 1СГ4 мгЛш(контроль) до 1,0 мг/ма количество поглощенного PgO^ увеличивается в 10-60 раз..

13. Интенсивность поступления фосфат-ионов в корни кукурузы отвечает следующему ряду фосфатных удобрений; CatH^PÛ^g.^ JÎHgPO^ < VH4iy04 < Vall^. '

14. Проведенные нами исследования позволили впервые перейти от качественной трактовки явлений подвижности фосфат-ионов

_ к количественному их описанию, установить корреляционную зависимость между подвижностью и поглощением этих ионов растениями и в первом приближении охарактеризовать механизм перехода фосфат-ионов из почв в растения.

ЛРЩЦЮШШ

Для количественной оценки диффузионной подвижности фосфат-ионов в сероземных почвах Таджикистана о нарушенной и ненарушен- . ной структурой предложен метод, базирующийся на измерении ско-- рости диффузии этих ионов при помощи радиоактивных индикаторов.

Разработана простая препаративная техника для проведения массовых анализов по определению диффузионной подвижности ионов. ». Величину диффузионной подвижности фосфат-ионов предлагается использовать в качестве диагностического параметра для оценки скорости передвижения (и характера распределения) фосфат-ионов в . почвах, а также прогнозирования явлений, связанных с процессами шщелачивания н ретроградадии фосфатов.

Основные положения диссертации изложены .в следующих работах:

I. Исследование диффузии фосфора в почвах t помощью радиоактивных изотопов. Тезисы докладов Коорцинациоиного совещания по проблеме 0301 "Разработать научные основы новыиения плодородия почв и вое {национального использования". М., -1976 (в соавторстве с Ю.А.Поляковш, В.Г.Граковским).

2. Подвижность фосфатов в сероземах Таджикистана. "Агрохимией 4 t 1977 (в соавторство о Ю.А„Поляковым).

Подвижность фосфатов в сероземах Таджикистана. Тезисы докладов пятого делегатского съезда Всесоюзного Общества Почвоведов. Минск» 1377 (в соавторстве с Ю.А.Полякбвым).

топйг-рдф«« влсхнил