Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Формы калия в почвах умеренно засушливой и колочной степи Алтайского края

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Формы калия в почвах умеренно засушливой и колочной степи Алтайского края"

АКАДЕМИЯ НАУК СССР ОРДЕНА ЛЕНИНА СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ И АГРОХИМИИ

Ни правах рукописи УДК 631.4:631.416.4

ПИВОВАРОВА ЕЛЕНА ГРИГОРЬЕВНА

ФОВ!Ы КАЛИЯ В ПОЧВАХ УМЕРЕННО ЗАСУШЛИВОЙ И КОЛОМНОЙ СТЕПИ АЛТАЙСКОГО КРАЯ

'Специальность - 06.ОТ.03 - агропочвоведенив и агрофизика)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание упеноП степени

кандидат биологических наук

Новосибирск - Т990

лкллежя наук ссср

ордена лрлина сибирское отделений институт почвоведения И агрохимии

Чя праплх рукописи ?ДК 03,'.4:631.416.4

ливоварова елена григорьевна

.•ОНИ КАЛИЯ В ПОЧВАХ УМЕРЕННО ЗАСУШЛИВО,'! И КОЛОЧНОЛ СТЕПИ АЛТАЛСКОГО КРАЯ

''Специальность - 06.01.03 - ягропочвопедение и агрофизика)

автореферат

;'Иссгргш!ИИ !'п ссие:<лниг> ученой стогрни кш'дидагл биологических наук

Работа выполнена па кафедре почвоведения и агрохимик Алтайского сельскохозяйственного института

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук, профессор Л.М.ЕУРЛАКОВА

Официальные оппоненты: доктор биологических наук В.М.Нурачев;

доктор биологических наук В,В.Прокошен

Ведущее учреждение - Томский государственный университет имени В.В.Куйбшюва

Защита состоится 1991 г. на заседании

специализированного совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук при Институте почвоведения и агрохимии СО АН СССР.

Адрес: 633099, г,Новосибирск-99, ул.Советская, 18

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института почвоведения и агрохимии СО АН СССР.

Автореферат разослан 1991 г.

Учений секретаре специализированного совота, кандидат биологических наук

В.В.Рейыхе

ОБЦАЛ ХАГЖСКРИСПШ РАКЛИ

\ктуельиость темы. Сдним из путей улучшения минерального питания растений лпляется активизация естественного плодородия. Вовлечения потенциальных резервен нечяы в формирование дополнительного уро-тал невозможно без глубокого изучения процессов почвообразования и ¡акторов их регулирования. Видная роль в питании растений и геохимических: превращениях минеральной основы ■'очв принадлежит калию. Изучение состава соединений почвенного •;алир, тррлсГсрм'иил ^орм налил е течение вегетации и под влиянием удобрений дает представление о калийном состоянии почи и слуит научным обоснованием мероприятий пс улуч-зеник калийного ),егима. Почвы Алтайского края в данном аспекте до настоящего ,лгч!<?ни не изучались. Следует отметить, что контрастность печ-.енно-климатических условий исследуемого региона требует индивидуального подхода в решении проблемы калийного питания и применения калийных удобрениП.

'■ель работы. Установить факторы содержания и динамики форм починного калия в черноземах умеренно засушливой и колочной степи '.лтаиского края и определить условия иэченени - калийного режима . система почва - растение - удобрение.

•>1да'<"1 исследованиЯ. I) изучить обкче запасы и закономерности накопления форм калия п почвах и их гранулометрических фракци-..<; ¿) определить подвижность и пезерзы почвенного калия;

-пуч-лть динамику подв!пных форм калия в течоше вегетации н установит» ¿актеры,ее спредел.<»г"иг; '1) выявить факторы фиксации изкененп.-! содержания Форм калия при внесении калийных удобрений; О) изучить баланс калия в почве и влияние его величины на урожайность с/х чультур.

Научная новизна Сылвлп:'.-,; закономерности содержания форм калия < различи:;-? геохимических ландшафтах. Установлен:« количественное ¡¡сказатели содериа.ч;..1 Ферм калия в зависимости от различных почвенных факторов и "поделываемых культур. Изучены особенности гпанстормации калия ■ >ебрений и определены относительные величины его закреплен;",' . пвой в различите формах. Установлена до-о'озеоная .тенямиг» • > м палия з течение вегетация и факторы,ее 1сз,пзлгга:::::е. Оле . «н допустютй максимум отрицательного ба-• лнса калчя э уезг.нарт: яернопаропг.оптпного севооборота.

Защищаемый полсуети,. I. Содержание форм калин и почвах умеренно засушливой л колочнсй степи зависит ог их приуроченности к определенному элементарному геохимическому ландшафту.

2. Содержании иоднорастворимой, обменной, гидролизуемой и необменной форм калия I) почве обусловлено влиянием различных факторов. Значимость почвенных факторов ь накоплении подвитых форм калия отражена ь получек..их логических формулах, иозволиюцих определять их содержание п почве в заданный момент нремени.

3. Значительные запаси и дснагочная подьигность почвенного калия в чернозем;« Алтайского края о^условлипа/от допустимость отрицательного баланса калия в сеьооборо!е, ни-кния предельная величина которого определяется максимальной гЦфокнпшосгью средних доь калийных удобрений.

Практическая значимость и реализация результатов исследований. Материала диссертации могут бить использованы агрохимическими службами при оценке обеспеченности почв калием и планировании потребности в калийных удобрениях. Закономерности накопления форм калия в различных геохимических ланд'нпфтлх могут найти широкое применение при э< дельно-оценочных работах и составлении картограмм. Основные поколения диссертации и количественные характеристики калийного фонда почв Алтайского края использованы при составлении курса лекций и лаборяторно-практических занятий по почвоведению и агрохимии в Алтайском C/J1.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научных конференциях в Алтайском СХИ (I9t34-I9o9 гг. 1, на зональной научно-технической конференции а Свердловском СХИ (ЮиО г.Ъ, на научной конференции по земельно-оценочным проблема;.! Сибири ¡; Дальнего Востока б Ьарнаулс i I960 г.), на научно-практической конференции б Алтайском госуниверситете С lOli"? г.) Объем работы. Диссертация состоит из введения, Ь глав, выводоз, списка литературы и приложений. Содориан.-.с работы излоконо на 170 страницах машинописного тексти, включая 31 таблицы I! ки рисунков. Список ли Гератури включает 192 наименования, из них 20 на иностранных языках. В приложениях содержится 10 габльц,

ОЫЖШ II МКГОДИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводили и подзоно черноземов обыкновенных укз-ренно засушливой и колочной степи Алтайского края. Объектами нс-

следований явились господе гнущие тигл. почв: черноземы обыкновенные, черноземы выщелоченные, лугово-черноземные и солонцы алтайских равнин и предгорий Алтая. Для отого при почвенном обследовании был залоген геоморфологический профиль, включаиций 2U поч'кп'ных разрезов, кроме того, в предолау исследуемой территории били выбраны типична разреза, согласно среднестатистическим показателям и< физико-хиуических своЛств (Бурлакопа, Г96-Р. Изучение содер-чаниг калия и его форм проводили сладущи-•:! методами: валовой - рснп'енфлюоресцечтньтн силикатным анализом; негидрслизуег-:ый - по разности мечду кол/чеством валового и ¡«обменного калия, извлекаемого по методу Ваченина; необменный -по 1!.Г.Ваченкну (1971И; гидролизуеьтый - по В.У.Нчелкину (19CG); ебменный - но АЛ.Масловой (19СЫ ; воднорасгворитлЧ - по В.Г.Александрову (1949). Определение калия в выпгчкж проводили на пламенном фотометре. Гранулометричзскио ¿ршщк;: почв выделяли по методике Н.Л.Горбунова (1963). Валовой химический состав почв определяли рентгенфлгооресцентнъш силикатнын анализом, фиэико-хи-"нчеекке свойства и гранулометрический состев - с испольэовани-:м общепринятых в почвоведении методов. ".¡терглогнческиЛ анализ ¡ггупнодисперспк фракций акполчэч в НИЛГГиМС СЮ All СССР. Иоучс-'•••е калилного режима и наблюдения эа дяклмипой подви-гнш форм

проподили в полоном (учхоз АСХШ м кормовом (совхоз "Бар-"пульски:!") севооборотах на сыцалочотадс черноземах. Особеннос-■•■ч десорбции почвенного «алия и трансформации калия удобрений -->yi;ij!:i з услс?:?ггх лаборатертех 'гитов, Материалы аналитически": ::сследоа.*глй :? результаты опытез обработаны статистически с чс-.'■ользевак^гм дисперсионного (."ccrrvcn, 1979) и ¡ткферхационио-логичоского анализов 1Пуэачо!"?о ч др., 1970).

/СЛОЙ'Я «СЬШМШМ 1! ОСОБЕННОСТИ ГРАНУЛО.'ЕТРИ'ЕСКОГО, . 4МИ'«СКСГ0 И "ИНЬРЛЛСГИЧЕСЙОГО СОСТАВА ПОЧВ

!3 геоморфологическом отношении исследуемая территория включает о ссбя часть дрепней аккумулятивной равнины (Приобское плато) :i предгордае равнины ^иеро-Зэладного Алтая. Иочвообразущими :.-орода:з1 поллятся «>=• - -.¡ргичные лсссошцушв суглинки субаэрэльно-го гроисгсочденил, 'и. - -pu'o t. предгорьях подстилается на небольшой глубин* то'згичн'..' ;: ; ^¡wai. Б результата -»того почвообраэуюцие •города» предгорных ¡»чвн'.ш более гггялпе по гранулометрическому

составу (содержание физическом глины достигай!' № %) и более выветрелие, о ч;-м свидетельствует високос значение молекулнрно-го отношении ПЮ2/к2о^. Разнообразие растительного покрова и неоднородность климатических услови.; а предела-; исследуемо.I территории обеспечивают различаю биологическую продуктивное!!, и интенсивность почвообразовательного процесса. Особенности формировании указании.« ночь с гра.^ают^на распределении а них калийсо-деркшцих шшерьлов. Б почьал алтайских равнин основная доля ш-лим связала с первичными минерала!.1.!! (полевые шпаты и следы) л представляет потенциальный резерв. Б черноземах 1рсдгорий калий преимущественно сосредоточен во вторичных глинистых минералах. Эти закономерности определяют соотношение форм калия в почвах, а такт.е характер их трансформации.

ССРМЫ ЛШ1Л И ¿А1СШРи, ОПРВДШЩЛй ИХ С0ДЕШ1Ш В ПОЧЬАЛ I. Характеристика форм калин в иочьах

Общее содержание калия в исследуемых почвах составляет 1,9-<1,4 Причэы, значительная его часть (Ь-1-93 ь) сосредоточена в негидролизусмой форме. Низкие значения коэффициентов вариации валового и нсгидролизуемого калия косвенно свидетельствуют о' генетической однородности почвообразукщих пород. Мектиповые разли-414и по содержании валового и иегидролизуемого калия статистически недостоверны, то же самое можно сказать н об их дифференциации по профилю. По содержанию валового калия почвы различаются только на уровне разновидности.

Воднорастворимая, обменная, гидролизуе^ан и необыенная форм^г 1МЛИЯ непрерывно трансформируются друг в друга, поэтому ми обь-едшшли их под понятием подвижных форм. Характеристика иодину-ных форм калин представлена в габл.1. Для всех указанных форм калия отмечается значительное внутритиповоо варьировании, в связи с чей, достоверных различий между типаш почв в пахотных горизонтах на установлено. Содержание обменного, гидролизуемого и необменного калия достоверно возрастает с утяжелением гранулометрического состава почв. Распределение подвижных форм кал«;я по правили обусловлено генетическими особенностями почв. В чо;>-ноземных почвах максимальное содержание гсех форм калил отмечав!-ся в пахотном слое, а и солонцах - в иллювиальном горизонте.

/

Таблица I

Статистически? показатели содержания подвижных форм калия п гумусовых горизонтах лочп

мг/Т

I "О г ПО'ШН

, +ш | + в I V,

/О ?

»

33.1 31,4

16.2

Нтбменный калий по Ва»еничу Черноземы выволоченные гс 192,'I 0,1 18 Черноземы выщелоченное с ¡66,2 ¡¡,7 Черноземы обыкновенные с 116,Ь Т!,9 Черноземы выщелоченные лс ЮЬ,1 Й,1 Луггно-черноаемные г Мб,6 29,3

Со юнцы 121,3 31,Л

Гидролияуечый калий по П^елкину Чер"пземы пылелоченные тс 127,0 В,4 1В,7 Черноземы выщелоченные с 121,6 5,6 15,8 Черноземы обыкновенные с [24,4 8,0 21,9 Черноземы выщелоченные лс 71,0 3,9 8,7 Лугопе-черноземиые г 130,1 [9,5 39,0

Солонцы Г'5,9 9,0 I ,2

Обменный калий по Маслопой

9,Ь 5

19,0 8

21,4 7

¡7,3 4

40,0 4

41,2 3

14,6 5

12,9 8

16,9 (

12,2 4

29,0 4

16,3 3

Черноземы выщелоченные тс 29,6 2,4 5,3 17,8 5

'•!«рчопемн выщелоченные с 14,5 5,4 15,4 34,5 8

Черноземы обыкновенные с 36,0 5,3 14,0 38,8 7

Черноземы выщелоченные л с 18,9 1,9 ■1,3 22,7 4

Лугово-черноземные г 36,7 9,4 18,7 50,9 4

Солонцы Г8,9 6,2 ¡0,8 27,8 3

¡'ациорастворичкй калий по Александрову

Черноземы выщелоченные тс 1,94 0,26 0,59 30,4 5

Черноземы выщелоченные с 3,90 0,71 2,03 51,9 «

Черноземы обыкновенные с 2,70 0,38 1,01 37,4 /

Черноземы выщелоченные л с 2,10 0,49 1,09 61,8 4

Лугово-чернозеиные г 3,84 1,61 41,7 4

Солонцы 1,89 0,47 0,82 43,2 3

Указанные закономерности статистически достоверны. Но содерча-ни») обменного калия почвы подзоны черноземов обыкновенных умеренно засушливой и колочной степи относятся к группам повьгнен-и высокой обеспеченности.

п

2, Особенности накоплении подвижных форм калия

Таблица 2

Коэффициенты эффективности канала связи (К) мезду содержанием подвижных форы калия и различными факторами

Фактош !_ &)рмы_ калия

пппнопасг.оОмпннан.гиппол

,воднорасг,обменная,гидролиз.,необыеннад

Геохимический ландшафт 0,1363 0,212} 0,31Ь4 0,!749

Тип, подтип почвы 0,12ЬЗ 0,0939 0,2г79 0,1141

Генетический горизонт 0,1227 0,2368 0,1373 0,0934

Гранулометрич. состав 0,0728 0,1684 0,1723 0,1684

Содержание гумуса 0,1630 0,2128 0,1Ь9/ 0,1478

Особенности геохимической миграции, интенсивность ьнутрипоч-венного выветривания и биогенного накопления отражаются на содержании подвижных форм калия в различной степени. Это обусловлено тем, что химическая природа воднорастворимого, обменного, гидролизуемого и необменного калин неодинакова. С помощью информационно-логического анализа нам удалось установить степень взаимосвязи (К) содержании подвижных форм калия с различными факторами (табл.2). Характер зависимости содержания форм калия от типа почвы, ее генетических горизонтов и общего содержания гумуса подтверждают установленные ранее закономерности (Пчелкии, 1966*, Абызов, 1965). Исследованные почвы характеризуются определешш-ын особенностям; в накоплении подвижных форы калия в зависимости от гранулометрического состава и принадлежности к конкретному олемэнтарноьгу геохимическому ландшафту.

Закономерности накоплен:!« различных форм калия г "уделах определенного геохимического ландшафта имеет как о; .-лч, тая и отличительные черты (рис.1). Так, максимальным сод'.ьт-анием всех форм калил характеризуется тронссупераквалыиа лалдва;^!^, шш;:-иадькьи - трансалавийльны'З. Если за точку отсчета принять автономнее ландшафт»', характирипувдиеся относительной независимое-тыо развития, то по сравнении» с ними в трансаккукулятаинпх ландшафтах наблидаатся увеличении содержания обменного п годролазус-кого калкл, а величина необ^онного кааия - но изменяется. 5го обусловланэ перераспределением гранулометрических ¡{ракцпл (а с

С

Воднорастворимый Обменный Гидролизуемый Необменный «алий калий «алий калий

Элементарные геохимические ландшафты

Гч-?с.1. Специфичные состояния форм калия в зависимости от при-"роченности почв к определенному элементарному геохимическому ландшафту (а - автономный; б - трансилпвиальный; г1 - тронсаккумуллтивный; г - транссуперакпалышй; д собственно суперакэалышй ландапфты); П - продел (ранг) ••одертания формы каяпл. 1'

чга и определенных минералов) в соподчиненных ландшафтах. В собственно супераквальннх ландшафтах отыечается увеличение со-.еркания обменного калия, что является законсмерюЯ реакцией .ючяенно-поглсяащего комплекса на узеличенпе концентрации ка-ия п почленном растворе под влиянием минерализованных грунто-нх под. Величина гндролизуемого и необменного калия в данном ландшафте по сравнении с автономным но изменяется. Таким образом. содержание изучаемых форм калия зависит от приуроченности ."•очз к определенному элементарному геохит-шческому ландшафту.

..взаимосвязь содержания различных форм калия с гранулометри-■•»ским составе« почв нмвет сло*1шй характер (рис.2). В накоплении обменного и гндролизуемого калия отмечается общая тенденция: IX содержание возрастает в ряду супесь - легкая глина. В почвах с содержанием физической глины более 75 % отмечается снижение содержания обменной и гидролиэуемой форм калил. Это обусловлено •ысокой способностью глинистых почв к агрогатировашга, а реэуль-ато которого часть обменного и гидролиэуемого яолия оказывается •гспемленней (Пчелкин, 1966; Тгслин, 1550). Зависимость величины

Воднорастворимый Обменный Гидролизуемый Необменный калий калий калии калий

Гранулометрический сое.таь

Рис.2. Специфичные состояния форм калия в зависимости от гранулометрического состава почв (I - глина средняя; 2 - глина легкая; 3 - суглинок тяжелый; 4 - суглинок средний; 5 - суглинок легкий; 6 - супесь)

пеобменного калия от со,германия физической глины в почве практс-чески прямолинейная.

Значимость различных факторов в накоплении подвижных (¡.ори лил отражена и полученных логических формулах:

ВР = Га (ГЛ и (Til ДГГ и МП »

ОК = ГГ И (Г И ГЛ д(М И ТП)),

ГК =. ГЛ и (111 ы (U Ы (Г В ГГ)) í,

ик = гл а ы н (г и (тп ta гг)),

где ВР - класс содеркашя воднорастворимогс калия: ПК, ГК, lili -классы содеркания соответственно обменного, гид} ;лнзуеыого и нз~ обменного калия; Г - класс содержания соответствующей форш 'i зависимости от содержания гумуса; ТП, ГГ, М, í'.i - то i¡:o, в зависимости от типа почвы, генетического горизонта, гранулометрического состава п геохимического ландшафта соответственно; Н - логическая операции, соответствующая функции нелинейного проиэвз-денки; а - то ке, соответствующая функции конъюнкции.

Как видно из полученных формул, в накоплении воднорастворимо • го и обменного калия ведущее место принадлежит генетическим почвенным факторам (содержание гумусу, генетический горизонт), u j аккумуляции неоомениого и гидролизуемого калия - геохимическом;/ ланцшафчу и гранулометрическому составу.

3. Форш калия в различных гранулометрических фракциях

В наследованных почвах отмечается четкая дифференциация валового калия по гранулометрическим фракциям (табл.3). В черноземах предгорных равнин содержание валового калин максимально в илистой фракции, с увеличением размера фракций оно снижается. Это свидетельствует о перераспределении калия в результате внуг рипочвенного выветривания и его последующей фиксации глинистыми минералами. Ь черноземах аккумулятивной равнины наряду с высоким содержанием валового калия в иле, отмечается значительное количество калия и в песчаных фракциях. Это обусловлено высоким со-

Таблица 3

Содержание валового калия в гранулометрических фракциях почв

!, КрО, % ог веса фракции Горизонт}Глубина, --:----

/.0,001 ¡0,001- 0,005- 0,01- >0,25 им mi.: !0,005мм 0,01мм 0,25 мм

р.447, Чернозем вьгцелочешшй тяжелосуглинистиИ (предгорнче равнины) Ап 0-IJ 3,28 2,35 2,14 1,77

АВ 45-С5 3,41 2,58 2,10 1,82

В 70-90 3,18 2,63 2,04 1,86

ЕС 95-115 3,П 2,41 2,00 1.87

р.61.', Чернозем ыхцелоченний средиесуглиниет^.Ч (аккумулятивная равнина) А,, 0-1-г . 3,57 2,93 2,09 2,02 2,ьи

^ 1С-:;з з.ьо 2,94 2.11 2,оз 2,36

А В 30-10 3,?3 2,93 2,11 1.90 2,12

rJ 55-65 2,81 2,91 2,14 1,93 2,11

a: 80-UJ 2,94 2.G5 2.10 1,92 2,36

р.60, Чернозем выщелоченный легкооуглшничын (аккумулятивная равнина)

Л 0-2:) 3,62 2, СУ 21,0:< И,¿к

АБ 20- Н) 3,70 2,69 2,33 2,03 2,12

i) Ш-гО 3,00 2,51 2,31 1,У2 2,26

ВС СО-аО 3.11 2,« 2,21 I .'JJ 2,21

о

держанием полевых шпатов п крупнодисперсных фракциях и косвенно сридетельствует о слабой выпетрелости почвообразукгашх пород. Профильное изменение валового калил наблюдается только в илистой фракции. Аккумуляция калия в иле гумусовых горизонтов происходит в результате фиксации биогенного калия, вымываемого из органических остатков. Этот процесс сопровождается трансформацией смектитопых структур в гидрослюды (Чичикова, \Ч7 !984) и накоплением последних в верхней части профиля.

Основным источником подвижных форм калия, по мнению большинства исследователей (Пчелкин, 1966; Горбунов, 1969),является илистая фракция. Результаты проведенных исследований показали (табл.4), что обогащенность ила обменным, гидролизуемым и необменным калием возрастает с облегчением гранулометрического состава почв. Профильная дифференциация подви-кньк форм калия в илистой фракции отражает характер основного почвообразовательного процесса. Значимость илистой фракции в накоплении обменного, гидролизуемого и необменного калия неодинакова. В тпжело-суглинистых почвах основным источником обменного калия (98 -129 % от общего его содержания в почве) является илистая фракция. С облегчением гранулометрического состава значимость ила в накоплении обменной формы калия уменьшается. Гидролизуекый калий полностью сосредоточен в илистой фракция, причем часть его (как и обменного калил) защемлена в микроагрегатах. При разделении почвы на фракции оадемленный калий освобождав гея, поэтому содержание обменного и гидролизуемого калия во фракции (в пересчете на почву в целом) пр-л^шает их содержание в Нерас-члененной почве. От 40 до 74 о всего необмониого калия почвы сосредоточено й илистой фракция, остальная его часть - в более крупных фракциях.

■I. Резервы калия и кх нэдшгаюегь

Уровень и стабильность содержания фор) калил в почве определяйся величиной н подвижностью нх йлияайвтх резервов. В соответствии с предложенной Н.И.Горбуновым (1969) схемой, проведена оценка резервов почвенного калия. Калий, связанный с частицами крупнее 0,001 мм представляет собой потенциальный резерв. В тяжелосуглинистых черноземах продгоршх равнин ого ьеличнна составляет 47,4-63,6 7. от общего. В более легких по

;о

Таблица 4

Солср*:чч>:е подвижных фора калия в клигтой фракпии почв

1 | 1 1 КоО, мг '100 г фратани I * от почвы в пелом , с учетом

Г оря :онг! Глубина., 1. ! количества ф ракпии

сч ! » ♦ обменная ) гкдролизуем. \ ¡необме * , 1 1я (Обменная , 1 ' * \ гидрс.ткзуеьад, необменная

Чернозем пщедотанный тяжелосуг 'линистыЯ (предгорные равнины)

А 0-16 62,0 343,0 205,0 96,9 107,4 74,4

ЛЬ -15-65 61,0 434,С 250,0 129,7 165,5 40,^

с 70-90 62,5 257,0 265,0 12, ,5 137,1 64,5

Г-л Со-ПЬ 62,0 313,0 300,0 140,2 134,6 64,4

р. 617, Чернозем выщелоченный среднесуг •линистыР (аккумулятивная равнина)

Ли 0-10 91,5 439,6 9 / 60,6 104,0 47,1

Лп 10-23 37,0 425,5 362,5 76,6 95,7 65,6

ЛБ 86,0 414,0 350,0 100,9 111,7 50,3

Б 55-6.5 75,0 325,0 345,0 135,1 120,1 56,2

ЕС Ь0-00 71,0 241,5 327,0 149,1 123,6 69,3

р. СО, Чстжозск вызелоченкый легкосуглинистый (аккумулятивная равнина)

Лп 0-20 93^0 466,9 423,6 £¿,2 I 77 ,0 64,^

ЛЬ 20—'0 82,5 447,6 406,5 62,6 171,6 62,9

ь -10-60 79,0 _333,С 378,4 67,3 136,9 43,3

г Г. 60-Й0 70,5 392, С 315,6 61,3 152,4 О

гранулометрическому составу почвах аккумулятивной равнины потенциальный резерв калия более представительный: в среднесуг-линистых черноземах он составляет 58,4-72,5 %, & в легкосуглинистых - 66,6-84,4 %. Ближний резерв калия определяется его валовым содержанием во фракции менее 0,001 мм. Именно в этом резерве сосредоточена основная часть гидролиэуемого и необменного калия. Величина ближнего резерва калия в исследованных почвах изменяется от 18,6 до 51,7 % в зависимости от их гранулометрического состава. Непосредственным резервом является ссд-норастворимый и обменный калий почвы. Относительная величина данного резерва весьма незначительная - от 0,9 до 1,6 от общего содержания калия в почве.

Подвижность непосредственного резерва и, следовательно, доступность калия для растений определяятся десорбционной способностью почвенно-поглощалщего комплкса. Десорбции обменного калия мы изучали путем его дифференцированного вытеснения слабыми растворами соляной кислоты возрастающей концентрации (Антипов-Каратаев, 1935). Основными показателями десорбционной способности почв являются константа десорбции К|, характеризующая количество наиболее подвижной фракции обменного калил и степень подвижности или прочности связи калия с ППК (IД»). В результате исследований установлено (табл.5), что прямой зависимости между содержанием обменного калия в почвах и его подвижностью не существует. Максимальной подвижностью характеризуются лугово-черюземныо почоа, минимальной - солонцы. В ряду почв: чернозем оподзоленный - чернозем выщелоченный -чернозем обыкновенный подвижность обменного калия уменьшается. Определенное влияние на подвижность обменного калия оказывает гумусированность почв: в рамках одного подтипа и разновидности (разрезы 26 и 60) подвижность калия увеличивается с ростом содержания гумуса. Зависимость мезду гранулометрическим составом почв и подвижностью обменного калия более сложная: черноземы одной разновидности (разрезы 6 и 418) отличаются существенно, а почвы различного гранулометрического состава (разрезы 60 н 447) - незначительно по величине 1/п. Это обусловлено тем, что подвижность поглощенных катионов определяется не столько величиной, сколько качеством дисперсной фазы почв (Маслова, 1926): ео минералогическим составом, насыщенностью калием, ограгировашостью.

Таблица 6

Показатели подвижноеги обменного калии в почвах

Разрез . .. . Почва Горизонт, IК глубина, , СМ | .мг-окн на 100г почвы Обменный ка-} лиг1, мг-зкв/| 100 г почвы ; Степень подвижности, 1/п

445 447 цОЗ ивЗ '2 г V Ап, 0-17 0-1В 0,60 0,16 1,12 0,96 0,104 0,290

б ч Ч1с V 0-20 0,16 1,00 0,303

416 ^ V 0-10 0,4а 1,41 0,172

456 Ап' 0-10 0,3/ 1,34 0,210

26 цв2 ч1л Ап- 0-5 0,25 0,94 0.2ГЙ

60 цв1 ол V 0-20 0,17 0,77 0,253

91 ч^1 А, 0-10 0,во 1,99 0,166

36 СН-ЧЛсч2 А1- О-в 0,17 2,39 0,440

Гидролизуемий и необмешшй калий являются наиболее "иодви«-нимн" фракциями калия в ближнем резерве. По их относительной величине и данном резерве можно косвенно судить о прочности связи калия п минералах I: о скорости восстановления динамического равновесия (при его нарушении) мезду иеобменноП, гидроли-зуекой и обменной формами калия. Как показали расчеты, относительной содержание гндролизуемого калия в блитнем резерве составляет 11,2-19,7 о, а необменного - 16,5-28,3 Доля гндролизуемого калия в ближнем резерве возрастает с облегчение.'! гранулометрического состава почн, Это дает основание полагать, что подвижность кадия ближнего резерва н способность почвы I: возобновлен!«:) уровня обменного калия (отчуждаемого в результате его потребления растения!.!!!) увеличивается з том направлении,

к' еопгосу о кал1шн0м реже черноземов в связи с приу-енением уд0бре1шп

1. Динамика форм калия в течение вегетации Для оценки достоверности динамики обменного, гндролизуемого

и необменного калия з течение вегетации мы использовали коэффициенты их временной и пространственной изменчивости. Результаты расчетов показали, что коэффициенты вариации форм калия в течение вегетации в 1,5-3 раза превышают коэффициенты пространственной изменчивости. Это свидетельствует о достоверности со-зонной динамики форм калия в почве.

С помощью информационно-логического анализа выявлены факторы динамики. Пределы колебаний содержания форм калия в течение вегетации зависят от генетических особенностей почв, их гранулометрического к минералогического состава. Характер динамики обусловлен влиянием почвенных, гйдротермических и биологических факторов. Значимость этих факторов в динамике обменного, гидролиэуемого и необменного калия неодинакова и отражена в полученных логических формулах:

ОК = Г 0П И (Ф Е 0)-Н03Е) к и их ¡а ;ш4))

гк = пй (v; в сбу и сф иггк н(гб1 1;-1:о3))))

ик = п о («г ¡а ву а (ф ар2о5к} м-во3з

где (Ж - класс содержания обменного калия; ГК, ПК - класс содержания соответственно гидролиэуемого и необменного калия; Г -класс содержания соответствующей формы в зависимости от глубины отбора образца; П, Н-Н03,Н-Н»4, Рго5, у;, Ф, ВУ, ГТК - то

ле, в зависимости от типа почвы, содержания нитратного азота, аммонийного азота, подвижного фосфора, влажности почвы, фазы развития растения, гарианта удобрения, гидрстермичгского коэффициента периода вегетации соответственно; ы - логическая операция, соответствующая функции нелинейного произведения. Данные формулы позволяют определить содержание обменного, гидролиэуемого и необменного калия в любой заданный момент времени по состоянии факторов динамики. Безошибочный прогноз полученных формул составляет 58 ас оаибкой в один ранг - до 96

2. Фиксация калия удобрения черноземным:? и сержи лесными почео-ми

Калийфиксируотуп способность чергсземов изучали в сравнении с серыми лесными почвйш, близкие по гранулометрическому составу. Характер фиксации наблюдали на фоне различных доз удобрений (¡{50 и К {до иг/100 г почвы) и рз&иыов увлажнения (при

Ч

постоянной влажности 30 и 60 " от полной влагоемкости и попеременном увлажнении до сО * от 11В и высушивании) в течение ОТ суток компостирования. Для наблюдении за динамикой распределения внесенного с удобрениями калия по формам ь образцах, отобранные через I,0,15,30,60 и 90 суток, определяли содержание воднорасг-йоримогс, обменного, гидрелнзуемого и необменного ьалия. Результаты исследований показали, что п течение первых 5 дней компостирования внесенный калий распределяется преимущественно между воднорастворимой и обменной формами. Содержание гидролизуемого и необменного калия и этот период возрастает незначительно (на 10 * ит внесенного с удобрением), а при высоких дозах даже снижается, по-видимому, аа счет подкисления почвенного раствора. При дальнейшем компостировании почвы и удобрении количество фиксированного калия постепенно возрастает и через 00 дней устанавливается относительное равновесие форм калия в почве. Причем, в воднорастворимой форме остается от 10 до 30 '' внесенного калия, 40-45 Т. поглощается обменно, от 10 до 15 ^ фиксируется в гидро-лизуемой форме и от 5 до 20 % переходит в необменную форму.

С[юди факторов, влияющих на процесс фиксации и определяющих пличестао фиксированного калия, наиболее значимыми являются доза удобрения и режим увлажнения. С увеличением дозы удобрения абсолютное количество фиксированного почвой калия возрастает, а его относительное содержание 1в '' от внесенной дозы) - уменьшается. 4икео1:ия калия происходит при всех испытуемых вариантах увлажнения, однако, п меньшей степени при постоянной влажности 60 % от 11В н а большей - при попеременном увлажнении и высушивании.

КалиНфиксируощал способность почв обусловлена наличием в ней ¡шсокодисперсних глинистых минералов (Горбунов, 1965). Полученные результаты свидетельствуют о том, что даже пр! незначительнее увеличении содержания илистой фракции в почве (на 4 *) еа фиксируемая способность существенно возрастает. Генетические особенности почзи в меньшей степени влияют на характер процесса фиксации. Тем но менее, при рапном содержании илистой фракции черш-зе(-и вщолочешшэ характеризуются повышенной калийфиксируюЩ'Эй способностью по сравнения с серм?.'.]! лесными почвами.

Иочнешшо и климатические условия умеренно засушливой и ко-лочной степи Алтайского крал способствуют проявлений процесса фиксации. Полученные результаты позволяют с наушюй точки зронии

обосновать практические мероприятия по регулированию калийного режима почв.

Условия эффективности калийных удобрения

Полевые исследования в условиях кормового севооборота на стационарном опыте в совхозе "Барнаульский" показали, что урожайность зеленой массы кукурузы лимитируется величиной гидролизуе-мого и необменного калия, а от содержания обменной формы калия в почве зависит в меньшей степени. Определение значений урожайности зеленой массы кукурузы в зависимости от содержагптя форм калия в почве (методом информационного анализа) позволило установить их оптимальное соотношение. В черноземе выщелоченном сред-немощном малогумусном тяжелосуглинистом содержание обменного калия 15-20, гидролизуемого 125-150 и необменного - более 250 мг/ 100 г почвы соответствует максимально возможной уролайностл зеленой массы кукурузы в условиях орояенля - ОЬО п/га. Отклонение содержания форм калия от оптимального соотношения приводит к снижению урожайности и указывает на необходимость внесения калийных удобрений.

Как показали наши исследования на многолетнем полевом опыте, заложенном сотрудниками кафедры почвоведения и агрохимии АСХИ М.Ф.Островлянчик и А.И.ХурчаковоЛ, внесенные калийные удобрения пополняют все формы калия. В результате анализа данных по выносу калия и урожайности культур за три ротации зерно-паро-пропаи-ного севооборота удалось установить, что максимальные прибавки урожайности от внесения калия с дозе 90 кг К20 на га получаются при величине отрицательного баланса 300-400 кг К^О/га. На черноземах выщелоченных маломощны* слабогумусированных легкосуглинистых вта величина является предельно допустимой, а высокая эффективность калийных удобрений (пр;!?аш;и от калия 3-4 и/г а) свидетельствуют об истощении почвы в отношении калил. При большем дисбалансе калия в севообороте наблюдается сн;менио Еф^ективнос-ти калийных удобрений в результате того, что внесенный калий расходуется на пополнение различных форм почвенного калия, а не на формирование урожая. Для повышения эффективности калийных удобрений на почвах, истощенных по калия, необходимо увеличить их дозу.

П Ы В О Д Ы

1. Почвы подзоны черноземов обыкновенных умеренно засушливой

и полочной етопн Алтайского края и их материнские породы характеризуются высоким содержанием валового калия - 1,9-2,-1

2. Установлены закономерности распределения пэдвичшых форм калия в геохимических ландшафтах. В соответствии с законами геЬхимической миграции алиментов, максимальным содержанием всех форм калия характеризуются почвы транссупграквальных и трлнеак-кумулнтивных ландшафтов, наименьшим - почвы, приуроченные к автономным и транеалюаиальным ландшафтам.

3. Выявлены факторы, определяющие содержание подвижных форм калия и'почве: генетический тип (подтип), генетически.", горизонт, геохимически.! ландшафт, содержание гумуса, гранулометрический состав. Значимость этих факторов в накоплении форм почвенного калия отражена в полученных логических формулах.

4. Установлена рязл1 шая значимость гранулометрических фракций в содержании подвижных форм калия. В илистой фракции сосредоточено от 60 до 140 обменного, от 86 до 150 '* гидролизуемо-ро и 47-74 (от их содержания в почве) необменного калия. Между насыщенностью ила валовым, обменным, гидролизуемым и необменным калием и относительным содержанием данной фракции в почве установлена обратная зависимость.

5. В почвах подзоны черноземов обыкновенных умеренно засушливой и колочной степи основная часть почвенного калия сосредоточена в потенциальном резерве (65-00 с5). Запасы калия в-ближнем резерве значительно ниже - 25-30 % от общего резерва. В почвах подзоны черноземов обыкновенных предгорий Северо-Западного Алтая ближний резерв калия более представительный - 35-49 % от общего. Непосредственный резерв калил в указанных почвах невысокий - 0,9-1,6 1.

6. Подвижность обменного калия п почвах различается на уровне подтипа и уменьшается в ряду: чернозем оподзоленный - чернозем выщелоченный - чернозем обыкновенный. Лугово-черноземные почвы характеризуются высокой подвижностью обменного калия, солонцы - незначительной. Па подвижность обменного калия оказывают влияние гранулометрический состав и гуыусировелность почв.

7. Установлена достоверная динамика обменного, гицролизуемо-го и необменпого калия в почве в течение вегетации. Получены логические формулы содержания форм калия в течение вегетации а зависимости от состояния факторов динамики.

8. 1!атематически доказано, что урожайность зеленой массы ку-

курупы лимитируется содержанием гидролилуемлго и необмпнного калия п почве и слабо записи г от величины ого обменной формы. Для черноземов выщелоченных греднемомшх малог.умусньгх тяжелосуглинистых установлен оптимальный уровень содержания подвижных (!орм калия, позволяющий получать максима.'!ьно возможный урокай зеленой массы кукурузы.

9. Калий^иксирупщая способность пэчп определяется их генетическими особенностями и гранулометрическим составом. Количество фиксированного калия зависит от дозы удобрения и режима уилажне-ния почвы. В легкосуглинистых почвах в зависимости от условий 25-30 1 внесенного с удобрениями калия остается п воднорастпори-мой форме, 40-45 - поглощается обмпнно, от ТО до 15 ^ фиксируется в гидролизуемой форм'; и от Б до 21' " - закрепляется необм^нн

10. Повышение эффективности средних доз калийных удобрени? связано с ростом величины отрицательного баланса калия в севообороте и косвенно свидетельствует об истощении почвы в отношения калия. В эерно-паро-пропяшюм севообороте на черноземах выщелоченных маломещнътх слабогумусированньтх легкосуглинистых предельно допустимая взлячин* отрлнптслытого баланса калия составляет 300400 кг ИрО/гп.

список основных работ, опубликованных по те'де досс&'глции:

1. Лккумулягшя некоторых форт чалия в почвах различных геохимических ландшафтов // Проблемы повышения плодородия пэ'тв в условиях Алтайского края.-Новосибирск, !984,—С.57-103.

2. Содержание форм калия в выщелоченном черноземе под тмюнп-пей // Оакторы плодородия почв и их регулирование.-Новосибирск, 1985 .—С.88-96.

3. Валовой калий в алтайских черноземах и его связь с минералогическим составом // Земельно-оценочные проблемы и региональное использование земли в Алтайском крае.-Барнаул, I986.-C.32-4!.

■1. Формы калия в гранулометрических фракциях черноземов // Эффективность удобрений в севооборотах Алтайского края.-Барнаул, Т988.-С. 42-51.

•г1» Опенка подвижности обменного калия в почвах Алтайского края методом десорбции // Почвенно-агрохимические проблемы земледелия нд Урале: Зон. научно-лракг. конф.-Сяердловск, 1986,—С. и

'Ь