Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Фосфатный режим светло-серых лесных почв

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Фосфатный режим светло-серых лесных почв"

На правах рукописи

N

ЕЛЬШАЕВА

Ирина Владимировна

фосфатный режим светло-серых лесных почв.

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 06.01.04. - АГРОХИМИЯ

АФТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ - ПУШКИН

1998

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

академик РАСХН Ефимов В.Н.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Защита диссертации состоится 3 декабря 1998 г. в 14 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета К. 120.37.01 по присуждению ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете по адресу. 189620, Санкт-Петербург - Пушкин, Петербургское шоссе, 2, корп. 1а, ауд. 239.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.

А.Н. Небольсин

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент А.С. Кащенко

Ведущая организация - Нижегородский научно-исследовательский

проектно-технологический институт АПК

Автореферат разослан 20 октября 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Лунина Н. Ф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. Повышение содержания фосфора на низко обеспеченных этим элементом почвах является положительным фактором в увеличении почвенного плодородия. Это обусловлено сильно выраженным поглощением фосфора удобрения почвой, а следовательно и низким коэффициентом усвоения этого элемента растениями. Однако наряду с позитивными сторонами в этом процессе часто отмечаются и негативные моменты, которые выражаются в снижении качества получаемой продукции, загрязнении почвы и окружающей среды в целом, нарушении баланса элементов питания. В последние годы отмечается неуклонное снижение объема применения фосфатов в земледелии. Большой интерес в связи с этим вызывают зафосфаченные почвы имеющиеся в ряде регионов страны и в отдельных хозяйствах за счет интенсивного применения минеральных удобрений или животноводческих стоков. Изучение закономерностей формирования фосфатного режима применительно к почвам с высоким уровнем фосфатной нагрузки и рационального его использования актуально в современном земледелии.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы явилось установление основных закономерностей формирования фосфатного режима серых лесных почв Волго-Вятского региона.

Задачи исследований включали решение следующих вопросов :

1. Определить основные показатели, характеризующие фосфатное состояние светло-серых лесных почв.

2. Исследовать закономерности трансформации фосфатного фонда светлосерых лесных почв при сельскохозяйственном использовании.

3. Изучить сорбционные свойства почвы по отношению к фосфат-ионам в кинетических условиях.

4. Установить влияние фосфатного уровня почвы на его миграционную способность по профилю почвы.

5. Оценить эффективность минеральных удобрений в зависимости от фосфатного уровня почв.

Научная новизна и практическая значимость. В работе изучен фосфатный режим светло-серых лесных почв в условиях Волго-Вятского региона. Установлены количественные и качественные изменения в фосфатном фонде почв при их сельскохозяйственном использовании. На основе изучения трансформации фосфора удобрений в составе почвенных фосфатов выявлено, что преобладающей формой аккумуляции минеральных фосфатов в светло-серых лесных почвах являются фосфаты кальция и железа. В условиях вегетационных опытов изучено влияние высоких доз фосфорных удобрений на продуктивность ряда сельскохозяйственных кулыур.

Практическая значимость работы заключается в том, что она позволяет разработать систему регулирования фосфатного уровня почвы путем рационального использования фосфора почв и фосфорных удобрений.

Апробация работы. Результаты исследований были доложены и обсуждены:

1. На научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Санкт-Петербургского государственного аграрного университета, Пушкин, 1996г.

2. На научной конференции ВИУА "Биологические основы интенсификации земледелия", Москва, 1997г.

3. На международной студенческой конференции Санкт-Петербургского государственного университета "Кризис почвенных ресурсов: причины и следствия".

Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка использованной литературы (167 наименований, в том числе 11 иностранных источников) и приложения. Общий объем работы - 127 страниц, основной текст изложен на 103 страницах машинописи, включает 20 таблиц и 8 рисунков.

Объекты и методы исследований. Объекты исследований представлены светло-серыми лесными почвами, сформировавшимися на лессовидных покровных суглинках. Исследуемая почва отличается низким содержанием гумуса (1.2%) и повышенной кислотностью (рНш - 4.6). Содержание обменных катионов и степень насыщенности основаниями низкие. Величина гидролитической кислотности очень высокая (7.5 мг экв/ЮОг). Почва характеризуется средней обеспеченностью подвижными соединениями фосфора и калия - 9.5 и 6.4 мг/100г соответственно.

Исследования проводились в микрополевом, вегетационных и лабораторных опытах в период с 1995 по 1998 гг. В работе использованы данные многолетнего полевого опыта по изучению эффективности применения удобрений под основные сельскохозяйственные культуры с использованием органической, органо-минеральной и минеральной систем применения удобрений в севообороте, заложенного в 1964 году заведующим кафедры агрохимии НГСХА профессором Сиротиным Ю.П.

Миграцию фосфора, внесенного с удобрениями, по профилю светлосерой лесной почвы мы изучали в условиях микрополевого опыта. Образцы почвы отбирались из слоя 0 - 20 см и далее через каждые 5 см до глубины 60 см. Отбор проб проводился через 5,12 и 24 месяца после внесения удобрений со следующих вариантов: 1)контроль, 2)Р3оо, 3)Рпоо, 4)Р22оо- В почвенных пробах определяли содержание подвижного фосфора по Кирсанову.

С целью установления зависимости потребления фосфора растениями от содержания его в почве и определения пороговой концентрации фосфора, негативно действующей на растения, были заложены вегетационные опыты.

В опытах использовались сосуды Митчерлиха, вмещающие 5 кг почвы. Повторность 3* - кратная. Схема каждого опыта включает 5 вариантов. Действие возрастающих доз фосфора на рост и развитие растений изучали на фоне различных доз азотных и калийных удобрений. Общую схему опытов можно представить следующим образом: 1. Контроль; 2. Фон; 3. Р + NiKi; 4. P + N2K2;5.P + N3K3.

В опытах изучались фосфатные уровни: опыт 1 - Pi - 300 мг/кг, опыт 2 -Р2 - 650 мг/кг, опыт 3 - Рз - 900 мг/кг, опыт 4 - Р4 - 1300 мг/кг, опыт 5 - Р5 -1800 мг/кг, опыт 6 - Р6 - 2200 мг/кг.

На искусственно созданных фонах изучалось действие трех различных доз азота и калия, одна из которых (вар. N2K2), максимально соответствует данному содержанию фосфора в почве с учетом сбалансированности условий питания растений, вторая (вар. N]Ki) составляет половину этой дозы и характеризует, таким образом, минимальную дозу азота и калия на определенный уровень содержания фосфора в почве. Доза N3K3 в 1,5 раза превышает дозу N2K2 и является максимальной для конкретного уровня содержания фосфора в почве.

Изучение кинетики сорбции фосфат-ионов в исследуемых светло-серых лесных почвах было проведено путем постановки модельного опыта радиометрическим методом. Исследования проводили в динамике в интервале времени от 30 секунд до 30 суток. В качестве реагирующего раствора применяли 1М раствор монофосфата калия, меченного радиоактивным изотопом 33Р. Соотношение почва : раствор - 1:10. Активность образцов определяли на счетчике УМФ-1500.

Кинетику десорбции фосфатов изучали методом Кука в интервале времени от 10 минут до 2 часов. Для проведения исследований готовили водные вытяжки почв в соотношении почва:раствор - 1:25. В водную вытяжку помещали анионит марки АВ-17 в хлор-форме. (Соотношение почва: анионит - 1:1).

Анализ почвенных образцов для характеристики объектов исследования проводили по общепринятым в агрохимии и почвоведении методам (Аринушкина, 1970, Соколов, 1975).

Фракционный состав фосфатов определяли методом Чанга-Джексона в модификации Гинзбург-Лебедевой.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Фосфатный режим светло-серых лесных почв

В исследованиях по фосфатному режиму отражены следующие вопросы: содержание валового фосфора и форм его аккумуляции в светлосерых лесных почвах, влияние длительного применения удобрений на фосфатное состояние светло-серой лесной почвы, кинетика сорбции и

десорбции фосфат-ионов, миграция фосфора удобрений по профилю светлосерой лесной почвы.

Светло-серые лесные почвы характеризуются средним содержанием валового фосфора - 0,13 % Основная часть фосфатов почвы находится в виде минеральных соединений, количество их составляет 76,7% от валового. Содержание органического фосфора в 4 раза меньше чем минерального, что обусловлено очень низким содержанием гумуса (1,2%) для серых лесных почв.

Среди минеральных фосфатов набольший удельный вес приходится на трехосновные фосфаты кальция - 44% от суммы извлекаемых. Близкими к ним показателями характеризуются фосфаты железа, количество которых составляет 37%. Содержание А1-Р невелико и составляет 16 %. Количество одно- и двузамещенных фосфатов кальция, наиболее доступных растениям, очень мало - 1,2 мг/100г.

Длительное (более 30 лет) сельскохозяйственное использование почвы с систематическим применением минеральных и органических удобрений привело к повышению запасов фосфора и основных соединений его аккумуляции (табл. 1).

Таблица 1.

Фракционный состав фосфатов почвы.

№ вар. Варианты опыта Фракции Р2О5, мг/100г Рмин Рорг Рвал

Са-Р1Д1 А1-Р Рс-Р Са-РШ мг/100г

1 Контроль 1,2 16,2 36,5 43,2 97,1 24,0 126,5

2 ИРК 2,5 17,5 39,5 45,1 104,6 39,8 152,5

3 ЫРК + Навоз 2,9 18,2 44,0 46,7 111,8 60,5 177,0

4 Навоз 1,6 16,5 35,6 42,5 96,2 47,5 140,5

НСРоз 0,22 1,19 2,88 3,41 8,70 3,35 12,02

Валовое содержание фосфора увеличилось в среднем на 14,0 - 50,5 мг/100г почвы. Наряду с увеличением общих запасов фосфора отмечено значительное повышение содержания подвижных почвенных фосфатов, а следовательно доступности их растениям. Количество минеральных соединений фосфора, извлекаемых методом Чанга-Джексона, увеличилось в средам на 7,5-14,7 мг/100г. Содержание органофосфатов увеличилось на 15,8-36,5 мг/100г. Наибольшее повышение фосфатного уровня отмечено в варианте с органо-минеральной системой удобрения (на 28% по сравнению с контролем).

Выявлено неоднозначное влияние минеральных и органических удобрений на групповой состав вновь образованных фосфатов. Совместное внесение органических и минеральных удобрений привело к наиболее существенному повышению содержания как органического, так и минерального фосфора. За время проведения опыта количество органического фосфора возросло на 60%, минерального - на 13%. Минеральные удобрения в одинаковой мере способствовали аккумуляции в почве минеральных и органических фосфатов. Применение органических удобрений совершенно не отразилось на содержании минерального фосфора, но способствовало повышению уровня фосфора органических соединений, содержание которого увеличилось почти в 1,5 раза по сравнению с вариантом ИРК.

Результаты исследований по изучению трансформации фосфора удобрений показали, что фосфор, внесенный с удобрениями, аккумулируется в форме типичных для серых лесных почв соединений. Остаточные фосфаты аккумулировались преимущественно в форме фосфатов железа и трехосновных фосфатов кальция. Участие алюминия в сорбции фосфора незначительно.

Несмотря на большое количество работ, посвященных изучению основных фосфат-сорбционных свойств, обуславливающих фосфатное состояние почвы, вопросы сорбции и десорбции фосфора остаются мало изученными в условиях серых лесных почв.

Изучение кинетики сорбции фосфат-ионов позволит прогнозировать изменения фосфатного состояния почв в процессе антропогенного воздействия. Полученные данные могут служить основой для моделирования условий фосфорного питания растений. Исследуемая почва характеризуется очень высокой скоростью фиксации фосфора (рис. 1).

В первую же минуту почвой сорбируется 48% от всего поглощенного фосфора на моме1гг установления сорбционного равновесия. Сорбция

протекает в две стадии: первая стадия длится несколько минут, в течение которых почвой сорбируется 46% от внесенного фосфора; вторая стадия -медленная, продолжается почти два часа и завершается установлением относительного фосфат-сорбционного равновесия. Светло-серые лесные почвы характеризуются относительно высокой фосфат-поглотительной способностью по отношению к фосфат-ионам. Величина сорбируемого фосфора при наступлении сорбционного равновесия составляет 50% от внесенного.

Для всего изученного интервала времени мы получили следующую теоретическую зависимость сорбции фосфат-ионов от времени взаимодействия:

Б = 37,8510'09 где 8 - величина сорбции, I - время взаимодействия,

37,85 - константа, характеризующая величину и скорость перехода фосфат-ионов из раствора в твердую фазу.

Для полной сорбционной характеристики фосфатного режима светлосерых лесных почв необходимо наряду с кинетикой сорбции фосфат-ионов изучить и такую характеристику как кинетика десорбции, т. е. скорость перехода фосфат-ионов из твердой фазы в раствор.

Результаты исследований свидетельствуют о том, что восполнение фосфатного уровня в растворе за счет фосфора твердой фазы почвы происходит неравномерно, в небольших количествах - 3,0-4,8 мг/100г почвы (рис. 2).

О 20 40 60 80 100 120 140

Т, минут

Рис. 2. Кинетика десорбции фосфат-ионов светло-серой лесной почвы

Наряду с процессом десорбции имели место процессы вторичной сорбции, что обусловлено разрушением органо-минеральных комплексов и

соответственно увеличением их удельной поверхности, а следовательно и количества сорбционных мест.

На основании полученных эмпирических данных мы получили следующую теоретическую зависимость десорбции фосфатов от времени взаимодействия анионита с почвой:

Р = 0.068 ( +3.0764 Константа 0.068 характеризует скорость с которой фосфат-ионы переходят их твердой фазы в раствор.

Данное уравнение применимо для описания кинетики десорбции фосфат-ионов светло-серой лесной почвой только в интервале времени до 2 часов.

Низкая скорость перехода фосфат-ионов при среднем содержании в почвах подвижного фосфора дает основание полагать о наличии достаточного фонда фосфора, не способного к немедленному высвобождению из твердой фазы почвы, а переходящего в раствор по мере использования его растениями.

Согласно сложившемуся представлению фосфор обладает низкой способностью к миграции, вследствие сильно выраженного абиогенного закрепления почвами водорастворимых фосфатов с образованием труднорастворимых минеральных соединений. Практически не изучены особенности миграции фосфат-ионов на зафосфаченных почвах.

В почвах с высоким уровнем фосфатной нагрузки (1300-2200 мг/кг) фосфор удобрений способен мигрировать в нижние горизонты почвы (рис. 3). Подтверждением этому является повышение уровня фосфат-ионов во всех изучаемых слоях почвы и особенно на глубине 25-30 см. Удельный вес остаточных фосфатов на этой глубине составляет 16-27% от внесенного.

Интенсивность вертикального перемещения фосфора удобрения определена количеством внесенных фосфатов. Повышение дозы внесения фосфора в 4-7 раз (Рпоо и Р2200) против рекомендуемых способствовало усилению миграционных процессов, и как следствие повышению фосфатного уровня на глубине 30-50 см в 2-3 раза по сравнению с контролем.

Ниже, на глубине 50-60 см отмечено выравнивание фосфатных уровней по степени их воздействия на миграционную способность фосфат-ионов. Независимо от уровня фосфатной нагрузки почв количество подвижных соединений фосфора было одинаковым.

Анализ соотношения количества внесенного фосфора и вновь образованных фосфатов во времени позволяет сделать следующее заключение. Несмотря на относительно высокую фосфатпоглотительную способность исследуемой почвы основная часть внесенного фосфора длительное время остается в форме растворимых соединений.

Эффективность фосфорных удобрений на светло-серых лесных почвах.

В данной главе отражены вопросы по влиянию фосфатного уровня почвы на продуктивность выращиваемых культур и эффективность азотных и калийных удобрений, а также зависимости поступления фосфора в растения от содержания подвижных фосфатов в почве. Действие фосфорного удобрения изучалось на ячмене, последействие на повторных культурах: кукурузе (на зеленый корм) и рапсе.

Результаты, полученные в вегетационных опытах, показали высокую эффективность полного минерального удобрения, в том числе и фосфорного. На основании приведенных данных (табл.2) можно утверждать, что даже при разбалансированном содержании в почве основных элементов питания, высокая концентрация фосфора в почве не оказывает негативного влияния на рост и развитие растений.

Повышение фосфатного уровня до 650 мг Р2О5/ЮОГ способствовало увеличению общей надземной массы растений. Последующее увеличение насыщенности почв фосфором оказалось малоэффективным.

Внесение азота и калия во всех опытах способствовало повышению продуктивности растений по сравнению с фоновыми вариантами. Рассматривая влияние разных доз азотных и калийных удобрений на урожайность можно отметить неоднозначность их действия в зависимости от выращиваемых культур и количества содержащегося в почве фосфора. Для фонов Р300, Рб5о, Р900 и Р1800 отмечается рост урожайности ячменя и кукурузы с увеличением доз азота и калия. По фону Рпоо лучшей была средняя доза азотно-калийных удобрений. При наиболее высоком содержании фосфора при максимальных дозах азота и калия получена минимальная прибавка урожая обеих культур. Несколько иная картина наблюдается при

выращивании рапса. На всех рассматриваемых фонах наиболее продуктивными были варианты с максимальными азота и калия, причем, чем выше фосфатный уровень тем выше отдача от азотно-калийных удобрений.

Таблица 2

Эффективность применения минеральных удобрений на различных фосфатных уровнях.

Опыт, Продуктивность, г/сосуд Урожайность, к.е./сосуд

Вариант Ячмень Куку- Рапс Ячмень Куку- Рапс Всего

руза руза.

Зерно Солома Зеленая масса

1-Рзоо 2,10 5,81 116,4 6,5 4,1 16,3 1,0 21,4

г.р+^к. 6,86 14,66 201,5 7,7 12,0 28,2 1,2 41,4

З.Р+Ы2К2 12,86 23,45 291,6 8,8 21,3 40,8 1,3 63,4

4.Р+М3К, 17,36 27,67 336,2 10,7 25,0 47,1 1,6 74,3

НСР05 7,0 21,0 0,6

1-Рб50 6,53 10,41 112,1 9,0 10,4 15,7 1,4 27,5

2.Р+М,К, 22,26 27,30 288,5 12,3 32,7 40,4 1,9 75,0

З.Р+М2К2 24,30 54,51 414,3 12,5 40,6 58,0 1,9 100,5

4.Р+Ы3К3 20,01 56,99 476,0 38,0 39,5 66,7 5,9 112,1

НСР05 9,5 42,7 1Д

1.Р900 6,86 9,72 112,5 7,3 10,5 15,8 1,1 27,4

г.р+^к. 21,03 44,81 328,4 11,4 36,8 46,0 1,7 84,5

З.Р+Ы2К2 19,93 64,65 520,9 21,8 41,8 73,0 з,з 118,1

4.Р+ЫзКз 18,60 69,32 600,5 57,1 47,8 84,1 1,6 140,5

НСРоз 9,8 28,7 25

1.Р1300 6,24 4,13 85,6 7,8 8,0 12,0 1,2 21,2

г.р+^к. 20,90 59,16 428,1 17,2 41,1 60,0 2,6 103,7

З.Р+М2К2 19,16 68,45 602,3 60,2 42,1 84,3 9,0 135,4

4.Р+К,Кз 20,96 66,29 563,7 177,2 43,4 75,1 26,6 145,1

НСР05 10,4 28,4 3,8

1 Р1800 9,51 8,87 116,0 6,5 13,1 16,2 1,0 30,3

2.Р+К,К1 21,90 60,65 519,3 18,5 42,7 72,7 2,8 118,2

З.Р+Ы2К2 19,86 69,73 548,6 152,7 43,3 76,8 22,9 143,0

4.Р+К3К3 20,53 73,26 494,6 204,2 45,1 69,2 30,6 144,9

НСРоз 11,3 21,2 3,5

1-Р2200 6,80 12,56 124,0 4,0 11,3 17,4 0,6 29,3

г.Р+^К, 19,93 70,74 584,8 21,8 43,6 81,9 3,3 128,8

З.Р+И2К2 21,90 75,85 549,7 148,9 47,4 77,0 22,3 146,7

4.Р+М3К3 13,40 82,85 442,4 263,5 40,3 62,0 39,5 141,9

НСР05 9,3 51,4 11,6

Содержание фосфора в растениях находится в тесной зависимости от обеспеченности почвы подвижными фосфатами и от соотношения питательных веществ в целом (табл.3). Отмечены значительные колебания его в зависимости от биологических особенностей выращиваемых культур.

Таблица 3

Содержание и вынос фосфора растениями.

Содержание. % Вынос, мг

Опыт,

Вариант Ячмень Ктауруза Рапс Ячмень Кукуруза Рапс

черно солома зеленая масса зерно солома зеленая масса

1. Рзоо 0,485 0,470 0,040 0,250 11 30 39 16,25

2. Р+ N,K, 0,474 0,449 0,095 0,475 33 70 81 35,57

3. P+N2K, 0,743 0,651 0,060 0,355 95 220 80 31,24

4. Pr N3K3 0,796 0,796 0,050 0,375 14 170 76 40,1

НСР0! 0,05 0,02 0,009 0,03

1. Рб50 0,442 0,400 0,110 0,415 27 40 51 37,35

2. PtN,K, 0,455 0,428 0,130 0.285 105 120 170 35,05

3. Р+ N2K2 0,660 0,518 0,110 0,340 160 240 100 42,5

4. P+N3K3 0,638 0,152 0,090 0,145 90 360 180 55,1

HCPos 0,01 0,09 0,01 0,07

1. Р900 0,470 0,470 0,155 0,4 00 32 40 75 29,2

2. P+N,K, 0,493 0,449 0,170 0,465 103 220 240 53,01

3. P+N2K2 0,679 0,651 0,155 0,520 123 440 350 113,36

4. P+N3K, 0,573 0,7% 0.105 0,505 106 320 270 261,1

HCPos 0,03 0,04 0,01 0,05

1. P1300 0,570 0,515 0,205 0,625 35 20 78 48,75

2. P+NiK, 0,620 0,395 0,160 0,480 129 230 290 295,84

3. P+ N2K2 0,802 0,498 0,120 0,460 153 340 300 276,92

4. P+N3K, 0,805 0,788 0,115 0,400 63 530 280 468,8

HCP„s 0.09 0,07 0,04 0,07

1. Pieoo 0,661 0,616 0,185 0,335 146 50 96 21,775

2. P+ N,K, 0,666 0.649 0,160 0,410 139 390 300 75,85

3. P+ N2K2 0,699 0,398 0,125 0,360 139 210 320 549,72

4. P+N3K3 0,845 0,677 0.130 0,355 46 620 320 724,91

НСР05 0,08 0,07 0,03 0,04

1. P220Ü 0,674 0,600 0,150 0,480 122 130 76 19,2

2. P+N,K, 0,612 0,574 0.195 0,480 146 400 430 104,64

3. P+N2K2 0,668 0,537 0,125 0.335 93 410 280 498,8

4. P+N,K3 0,698 0,505 0,135 0,330 2 420 260 869,5

HCPos 0,07 0,06 0,04 0,02

С увеличением дозы вносимых фосфорных удобрений наблюдалось повышение содержания этого элемента в растениях ячменя. В последействии максимальное содержание фосфора в растениях кукурузы и рапса отмечалось на фоне Р,8Ю.

Внесение калийных и азотных удобрений в целом способствовало увеличению содержания фосфора в растениях ячменя (особенно в зерне). Зависимости между дозой вносимых удобрений и содержанием в растениях фосфора не наблюдалось. Несколько иное действие оказали эти удобрения на

кукурузу. Так на первых трех фонах (Р300, Peso, Радо), при внесении азотно-калийных удобрений наблюдается увеличение содержания фосфора в растениях, тогда как при более высоком содержании фосфора наблюдается обратная тенденция. При этом чем выше доза азота и калия, тем выше содержание фосфора в кукурузе. При выращиваний рапса применение азотно-калийных удобрений способствует увеличению поступления фосфора в растения лишь в опытах Рзоо и Рдао- В остальных случаях отмечается снижение усвоения фосфора растениями независимо от доз азота и калия.

Биологические особенности культур, величина и структура урожая определили биологический вынос фосфора. При этом величина выноса фосфора общим урожаем существенно изменялась по вариантам. На фоновых вариантах с односторонним внесением фосфорных удобрений вынос был значительно ниже, чем в вариантах с полным минеральным удобрением.

Внесение азотно-калийных удобрений значительно повысило вынос фосфора всеми выращиваемыми культурами. У ячменя вынос фосфора общей массой растений под воздействием азотно-калийных удобрений увеличился в среднем на 85%, у кукурузы 72% и рапса 80%.

Коэффициент использования фосфора сельскохозяйственными культурами, определенный разностным методом оказался исключительно низким 1.2 - 0.5% и с увеличением дозы фосфорных удобрений неизменно снижался. Внесение азота и калия увеличивало использование фосфора растениями.

Чтобы полнее раскрыть поведение фосфора в системе почва-растение-удобрение был рассчитан ориентировочный баланс фосфора. В диссертации представлены таблицы расчетов баланса подвижного фосфора сложившийся в почвах вегетационного опыта и многолетнего полевого опыта за последние три года проведения.

На всех вариантах вегетационного опыта сложился исключительно высокий положительный баланс, причем его величина повышается с увеличением количества внесенного фосфора. При повышении дозы фосфорного удобрения более чем в 7 раз фосфорный баланс возрастает в 10 раз.

Проведенные исследования показали, что величина баланса фосфора сильно варьирует в зависимости от доз внесения азотно-калийных удобрений в пределах одного фосфатного уровня.

В условиях полевого опыта внесение умеренных доз как органических, так и минеральных удобрений, способствует более продуктивному использованию фосфора удобрений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. Содержание валового фосфора в пахотных светло-серых лесных почвах определяется почвообразующими породами и степенью их

окулмуренности. В исследуемых почвах его величина составляет 0,126%. Основная часть фосфатов почвы, 77% от валового, находится в виде минеральных соединений. Содержание органофосфатов невелико (24,0 мг/100г почвы), что обусловлено низким содержанием гумуса в почве.

2. Фракционный состав минеральных фосфатов представлен преимущественно трехосновными фосфатами кальция, количество которых составляет 44% и фосфатами железа, на долю которых приходится 37% от суммы извлекаемых. Содержание рыхлосвязанных фосфатов кальция, непосредственно участвующих в питании растений, невелико и составляет всего 1,2% от общего количества минерального фосфора. Низкое содержание наиболее доступных для растений соединений фосфора при среднем валовом его содержании (0,126%) определяет напряженность фосфатного режима светло-серых лесных почв и необходимость применения на них фосфорных удобрений.

3. Длительное систематическое применение удобрений как минеральных, так и органических приводит к повышению валовых запасов фосфора. За 34 года валовое содержание в почве фосфора увеличилось в среднем на 14,0-50,5 мг/100 г почвы. Наибольшее повышение фосфатного уровня отмечено в варианте с органо-минеральной системой удобрения. Общее содержание фосфора в этом варианте увеличилось на 28% по сравнению с контролем.

4. В длительном полевом опыте по изучению эффективности применения удобрений под основные сельскохозяйственные культуры установлено положительное действие вносимых удобрений на повышение содержания в почве подвижных соединений фосфора. За 34 года проведения опыта количество минеральных соединений фосфора, извлекаемых методом Чанга-Джексона, увеличилось в среднем на 7,5 - 14,7 мг/100г. Содержание органофосфатов за этот срок увеличилось на 15,8-36,5 мг/100г.

5. Фосфор, внесенный в серые лесные почвы, трансформировался в соединения, типичные для этих почв. Остаточные фосфаты независимо от вида удобрений аккумулировались преимущественно в форме фосфатов железа, содержание которых под воздействием различных систем удобрений увеличилось в 3 раза и составило 104-116 мг/100г почвы. Значительная часть внесенного фосфора закрепилась в форме фосфатов кальция, преимущественно высокоосновных. Общее содержание кальциевых фосфатов повысилось в среднем на 44-63%. Применение органических удобрений способствовало большему выходу фосфатов, связанных с кальцием. Суммарное количество кальциевых фосфатов

составило 47,0-120.2 мг/100г, что на 14% выше, чем в варианте с минеральным удобрением. Участие алюминия в сорбции фосфора незначительно.

6. Светло серые лесные почвы характеризуются высокой скоростью фиксации внесенного фосфора. В первую же минуту взаимодействия почвой сорбируется 25% его. Процесс сорбции протекает в две стадии: первая стадия - быстрая, длящаяся 10 минут, в течение которых почвой сорбируется 46% внесенного фосфора; вторая - медленная, продолжающаяся почти два часа и завершающаяся установлением относительного сорбционного равновесия. Величина сорбируемого фосфора составляет 50% от внесенного.

7. Светло серые лесные почвы характеризуются низкой скоростью перехода фосфат-ионов из твердой фазы в раствор. Максимальное количество десорбируемых фосфатов в исследуемом интервале времени (2 часа) составило 4,8 мг/ЮОг почвы. Кинетика десорбции фосфат-ионов в интервале времени до 2-х часов описывается уравнением типа: Р = 0,0681 + 3,0764. Низкая скорость перехода фосфат-ионов при среднем содержании в почвах подвижного фосфора дает основание полагать о наличии достаточного фонда фосфора, способного переходить из твердой фазы почвы в раствор по мере использования растениями.

8. Фосфор удобрений в светло-серых лесных почвах, независимо от дозы его внесения, закрепляется преимущественно в слое 0-30 см. При этом 24-48% остаточных фосфатов аккумулируется в местах его внесения. Внесение фосфорных удобрений в необоснованно высоких дозах способствует его миграции. Интенсивность вертикального перемещения фосфора удобрений определена количеством внесенных фосфатов и временем взаимодействия фосфорного удобрения с почвой. Низкий удельный вес остаточных фосфатов на глубине 50 см дает основание утверждать, что за пределы почвенного профиля он не мигрирует, даже при очень высоких уровнях насыщенности почв фосфором (Р^оо, Р2200).

9. Высокая концентрация фосфора в почве не оказала угнетающего воздействия на рост и развитие изучаемых культур (ячмень, кукурузу, рапс). Максимальную продуктивность культур, на зафосфаченных почвах как в прямом действии, так и в последействии обеспечивал фосфатный уровень почв - 650 мг/кг Р2О5. Дальнейшее повышение насыщенности почв фосфатами приводит к непроизводительным затратам фосфорных удобрений. Эффективность изучаемых доз азота и калия определяется уровнем фосфора в почве и биологическими особенностями культур. Наиболее отзывчивыми на внесение азотно-калийных удобрений

|<>

Оказались культуры, выращиваемые на фоне Р650. Прирост продуктивности на этом фоне составил в среднем по культурам 47,5-84,6 к.е./сосуд.

Ю.Содержание фосфора в растениях и его вынос с урожаем находятся в тесной зависимости от обеспеченности почвы подвижными фосфатами и соотношения питательных веществ в целом. Очень высокая обеспеченность почв фосфором не привела к значительным отклонениям по содержанию данного элемента в испытуемы* культурах от среднестатистических показателей. Содержание фосфора в растениях в среднем составляет: в ячмене 0,45-0,85%; в кукурузе - 0,04-0,20%; в рапсе 0,14-0,50%. Действие вносимых азотных и калийных удобрений на изменение содержания Р2О5 в растениях весьма неоднозначно и зависит как от их дозы, так и от конкретной культуры и содержания фосфора в почве.

11.Коэффициент использования фосфорных удобрений на зафосфаченных почвах рассчитанный разностным методом оказался исключительно низким, что свидетельствует о нецелесообразности внесения необоснованно высоких доз фосфора. Применение азотно-калийных удобрений на почвах с высокой обеспеченностью фосфором повышает усвоение фосфора сельскохозяйственными культурами в 3-9 раз. С увеличением фосфатного уровня почвы воздействие азотно-калийных удобрений на коэффициент использования фосфора снижается.

12.Баланс фосфора, сложившийся в почвах вегетационного опыта и рассчитанный нами коэффициент продуктивности использования фосфора позволяет утверждать, что внесение высоких доз фосфорных удобрений неоправданно, и приводит лишь к непроизводительным их затратам. В тоже время внесение умеренных доз как органических, так и минеральных уДобрёний способствует более продуктивному использованию фосфора удобрений:1

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Дрягина И.В. Фосфатное состояние светло-серой лесной почвы. -Бюллетень ВИУА, № Ц0, «Биологические основы интенсификации земледелия», Москва, 1997. - с. 44.

2. Дрягина И.В. Особенности фосфатного режима светло-серых лесных почв. - Тез. Докладов «Кризис почвенных ресурсов: причины и следствия», Санкт-Петербург, 1997. - с. 48-49.