Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Фосфатный режим торфяных низинных ожелезненных почв и эффективность фосфорных удобрений под многолетними травами в условиях северо-запада РСФСР

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Фосфатный режим торфяных низинных ожелезненных почв и эффективность фосфорных удобрений под многолетними травами в условиях северо-запада РСФСР"

ГОСКОМИССИЯ СМ СССР ПО ПРОДОВОЛЬСТВИЮ И ЗАКУПКАМ ЛЕНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

РЯБЦЕВА Маргарита Евгеньевна

V

1 №

■УДК 631.857:631.445.124(043.3)

ФОСФАТНЫЙ РЕЖИМ ТОШНЫХ НИЗИННЫХ ОЯЕЛЕЗНЕННЫХ ПОЧВ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФОСФОРНЫХ УДОБРЕНИЙ ПОД МНОГОЛЕТНИМИ ТРАВАМИ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРО-ЗАПАДА РСФСР

Специальность 06.01.04 - агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Ленинград - Пушкин Г 991

Работа выполнена в Ленинградском государственном аграрном университете.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

академик Российской академии с.-х.наук, член-корреспондент ВАСХНИЛ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор В.Н.ЕФИМОВ

доктор сельскохозяйственных наук, профессор О.В.СДОВНИКОВА

кандидат биологических наук, завкафедрой агрохимии ЛГУ К.Г.НРЕЙЕР

Ведущее учреждение:

Тверской политехнический институт

Защита состоится " 991 г. в 12 часов 30 ми-

нут на заседании специализированного совета К 120.37,01 по присуждению ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук в Ленинградском государственном аграрном университете по адресу: 189620, Ленинград-Пушкин, Ленинградское шоссе, 2, ауд.444.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ленинградского государственного университета.

Автореферат разослан

"/ 1991 года.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат с.-х.наук V В.П.Царенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Разработка научных основ оптимизации фосфатного режима торфяных низинных ожелезненных почв и рацио- • нальных доз применения фосфорных удобрений является важным агротехническим приемом, направленным на повышение урожайности и улучшения качества растениеводческой продукции. Рациональное использование фосфорных удобрений должно базироваться на процессах формирования фосфатного режима почв, который в ожелез-ненных почвах имеет свою специфику; Вопросы трансформации фосфорных удобрений в этих почвах исследованы слабо.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы явилось изучение особенностей формирования фосфатного режима торфяных низинных ожелезненных почв различного фосфатного уровня под влиянием возрастающих доз фосфорных удобрений. Задачи исследований включали решение следующих вопросов:

I.1 Выяснить влияние возрастающих доз фосфорных удобрений на урожайность и качество многолетних трав в условиях торфяных низинных ожелезненных почв с различным фосфатным уровнем.

2. Установить оптимальные дозы фосфорных удобрений под многолетние травы в зависимости от обеспеченности почв подвижными формами фосфора.

3. Исследовать трансформацию фосфатного фонда торфяных низинных ожелезненных почв под влиянием возрастающих доз фосфорных удобрений на фоне различной обеспеченности подвижным фосфором.

4. Изучить характер и скорость трансформации фосфора удобрений в почвах в зависимости от степени ожелезнения торфа.

5. Определить фосфатную емкость поглощения и исследовать вопросы кинетики сорбции фосфат-ионов в торфяных низинных оже-лезненных почвах.■

6. Выяснить влияние степени ожелезненности торфа на динамику поступления фосфораудобрений и коэффициент их использования травами.

Защищаемые положения.

1. Фосфатный фонд торфяных низинных ожелезненных почв обусловливается, главным образом, зольным составом торфа, реакцией среды, интенсивностью применения фосфорных удобрений, а также характером,длительностью сельскохозяйственного использования почв.

2. Основными факторами, определяющими сорбционную емкость

и сорбционную активность торфяных низинных ожелезненных почв, по отношению к фосфат-ионам, являются ожелезненность торфа и фосфатный уровень почвы.

3. Степень ожелезненности торфа оказывает значительное влияние на качественный состав сорбированных фосфатов и прочность их закрепления.

Научная новизна. Установлены закономерности формирования фосфатного режима торфяных низинных ожелезненных: почв с различной обеспеченностью фосфором. Впервые для торфяных низинных ожелезненных почв изучены особенности сорбции и превращения- фосфора удобрений в зависимости от фосфатного уровня почвы и степени ожелезненности торфа. С помощью радиоактивного изотопа ^Р определены коэффициенты использования фосфора почвы и удобрений многолетними .травами, даны количественные параметры миграции фосфора удобрений, изучены вопросы, связанные с динамикой поступления фосфора в растения в процессе их онтогенеза. Изученные вопросы являются теоретической основой для применения фосфорных удобрений на ожелезненных торфяных почвах.

Практическая ценность. Установлены оптимальные дозы фосфорных удобрений под многолетние травы на торфяных низинных ожелезненных почвах с различной обеспеченностью фосфором. Выявлены дозы фосфорных удобрений для поддержания различных фосфатных уровней торфяных низинных ожелезненных почв. Результаты исследований по вопросам сорбций и трансформации фосфора удобрений могут быть использованы для прогнозирования изменения фосфатного состояния торфяных низинных ожелезненных почв при хозяйственном использовании и совершенствовании приемов внесения фосфорных удобрений.

Апробация и публикация работы. Материалы диссертации были доложены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов ЛСХИ в 1988 и 1989 годах, на XII научно-практической конференции "Научное обеспечение перестройки в АПК", ТСХИ, Тверь, 1989 г. и на У1 научно-технической конференции по физико-химии торфа в 1989 г., г.Тверь. По результатам исследований опубликованы 3 научные работы.

Объем работы. Диссертация изложена на /^страницах машинописного текста, включая рисунков и '^¿' таблиц. Список использованной литературы включает работав том числе иностранных- 30*

СОДЕРЖАНИЙ PABOTU

I. Фосфатный фонд и его изменение в процессе окультуривания торфяных низинных почв

В обзоре литературы рассмотрен фосфатный фонд торфяных низинных окелезненных почв и его трансформация в процессе сельскохозяйственного освоения и использования. Особое внимание уделено изучению влияния зольного состава торфа на состав и формы фосфора в почве. Рассмотрены вопросы поглощения фосфора торфяными почвами различного зольногэ состава. Приведенный обзор литературы позволил конкретизировать основные задачи исследований.

2. Объекты и методы исследований

Изучение основных закономерностей формирования фосфатного режима торфяных низинных ожелезненных почв проводилось путем постановки полевых, вегетационных и модельных (лабораторных) опытов.

В полевом опыте изучали фосфатный фонд и его трансформацию в процессе сельскохозяйственного использования торфяных низинных ожелезненных почв, а такие эффективность возрастающих доз фосфорных удобрений под многолетние травы. Опыт проводился на Корзинском опытно-мелиоративном стационаре института биологии КФ АН СССР в 1987-1990 годах; Схема опыта включала 7 вариантов, в качестве контроля использовали азотно-калийный фон -/Vj2qKjqq. Фосфорные удобрения вносили в возрастающих количествах от 30 до 180 кг PgOg/ra с шагом в 30 кг. Опыт был заложен на 3-х почвах с различным фосфатным уровнем низким (14-15 мг Р205/100 г почвы); средним (30-35 мг PgO^/IOO г); высоким (80100 мг Р205/Ю0 г). В опыте возделывалась двухкомпонентная смесь тимофеевки полевой и костреца безостого. В качестве удобрений использовали аммиачную селитру, хлористый калий, двойной гранулированный суперфосфат. Повторность опыта трехкратная, площадь опытной делянки 10 квадратных метров.

Объектами исследования послужили торфяные низинные ожелез-ненные почвы, сложенные нормальнозольными древесными торфами со степенью разложения 20-40% и мощностью торфа 2-2,5 м. Почвы характеризуются кислой реакцией среды (рН 4,0-4,5), низкой насыщенностью основаниями (24-43/J. При высоком содержании валового фосфора (0,20-0,35$ обеспеченность их подвижными формами низкая (13-14 мг PgCg/ICO г'. Характерной особенностью исследу-

емых почв является их ожелезненность 7,5% по Тамму.

В вегетационном опыте I изучали поступление фосфора в растения с последующим определением коэффициента использования фосфорных удобрений, а также миграцию внесенного фосфора по профилю почвы. Исследования проводили радиометрическим методом с применением радиоактивного изотопа фосфора ^"Р в пленочных сосудах без дне., диаметром 50 см и высотой 30 см. Сосуды были врыты в землю на отведенных площадях' полевого опыта.

В вегетационном опыте 2 исследовали динамику поступления фосфора в однолетние травы (на примере райграса однолетнего) в процессе их онтогенеза, с применением ^Р. Объектами исследования послужили торфяные низинные почвы различной ожелеэ-ненности (7,5; 15,0; 20,0 и 27,0%).

Модельный опыт I проводили с целью изучения кинетики сорбции внесенного фосфора в торфяных низинных ожелезненных почвах. В качестве реагирующего раствора использовали I н раствор монофосфата калия, меченного радиоактивным изотопом Объектами исследования были торфяные низинныё почвы с содержанием полуторных оксидов железа 7,5 и 27,0$ (по Тамму).

Модельный опыт 2 предусматривал изучение трансформации фосфора удобрений в зависимости от степени ожелезнения торфа. Опыт проводили путем компостирования торфа с суперфосфатом в течение года при постоянной температуре и влажности. Фосфор вносили в виде химически чистой соли монофосфата кальция из расчета 2 иг PgOg на I г сухого торфа. Превращения фосфора в почвах изучали путем фракционирования почвенных фосфатов в различные сроки взаимодействия торфа с удобрением. Образцы для определения фракционного состава фосфатов по методу Чан-га и Джексона отбирались в первые 10 дней ежедневно, в последующие 50 - через каждые 5 суток, а в дальнейшем I раз в месяц. В качестве объектов исследования использовали почвы с различной ожелезненностью - 7,5; 15,0; 20,0 и 27,0%,.

3. Фосфатный режим торфяных низинных ожелезненных почв

Торфяные низинные ожелезненные почвы характеризуются отно- ' сительно высоким содержанием валового фосфора - 0,30-0,35$?. Запасы его в метровом слое составляют 3,3 т/га. Более 60% всех его запасов находится в пахотном горизонте - 0-30 см, что свидетельствует о его биогенной аккумуляции и слабой миграции внесенного фосфора.

4

В фосфатном фонде исследуемых почв доминируют органические соединения фосфора, среди которых преобладают "активные" формы, извлекаемые щелочной вытяжкой, представлялщих резервный-фонд доступных фосфатов. Содержание негядролизусмых фосфатов остатка в пахотном горизонте составляет 16-33% от общего (рос-, фора. Содержание минеральных фосфатов составляет 36-45:2 валового фосфора.. Их качественный состав определяется железистым составом золы торфа и представлен преимущественно фосфатами железа как иелочнорастворимыми, так я восстановленнораствори-мымя формами. Количество рнхлосвязанных фосфатов.и алгаофос-фатов ничтожно мало.

Внесение фосфорных удобрений в больших дозах для создания (фонов ( 600 и 1000 кг Р2С>5 га) значительно изменило фосфатное состояние торфяных низинных почв. Кх применение способствовало накоплению фосфора в пахотном слое и увеличении выхода растворимых почвенных фосфатов до 35% против 12% в исходной почва за счет неорганических форм. Отмечено существенное повышение подвижности "активных" органических фосфатов, извлекаемых щелочной и фторидноЯ вытяжками. Фосфор удобрений трансформировался в соединения типичные для торфяных низинных оже-лезненных почв - (фосфаты я'елеза, преимушественно извлекаемые щелочной вытяккой. Аккумуляция фосфора удобрений произопла в верхнем 10 см слое.

Ежегодное внесение возраставших доз фосфорных удобрений, в течении 4 лет такде существенно повлияло на формирование фосфатного фонда исследуемых почв. Характер и скорость трансформации его соединений в значительной степени определялось исходным содержанием фосфора в почвах и количеством внесенного удобрения.

На контрольных вариантах и в вариантах Рдд наблюдалось уменьшение валового фосфора к концу опыта. Величина прироста обшего фосфора обусловлена дозами фосфорных удобрении. Не обнаружено • заметных изменений как в содержании валового фосфора, так и его запасов в вариантах Р^о-Рдо» Увеличение запасов валового фосфора установлено в вариантах с применением повышенных доз фосфорных удобрений - 120-180 кг/га. Их количество возросло на низкообеспеченной фосфором почве на 21%, на среднеобеспеченной -на 13%, на високообеспеченной - на 8%.

'Наиболее мобильными при внесении удобрений были минеральные формы фосфора, содержание органических фосфатов под дей-

5

ствием удобрений практически не изменилось, но их относительная величина снизилась уже при дозе 60 кг PgO^/ra. Основная часть фосфора удобрений трансформировалась в фосфаты железа, извлекаемые щелочной вытяжкой, их количество возросло в почвах, низкообеспеченных фосфором,в 5 раз, среднеобеспеченных -в 3,6 раза, высокообеспеченных - в 2 раза (рис.1). В отличив от щелочно-растворимых. фосфатов железа содержание трудногид-ролизуемых восстановленно-растворимых фосфатов железа за период наблюдений было относительно стабильным. Количество фосфатов остатка в почвах с низким и средним содержанием фосфора повысилось незначительно. В почвах же с высоким содержанием количество негидролизуемьй фосфатов остатка повысилось более значительно, особенно с применением повышенных доз фосфорных удобрений (120-180 кг PgOg/ra), Однако преобладающая часть фосфора по-прежнему представлена растворимыми формами фосфора. Это свидетельствует о сравнительно невысокой скорости ретроградации внесенного фосфора, даже на ожелезненных почвах.

Незначительная часть фосфора удобрений трансформировалась в ашомофосфаты, количество которых определялось фосфатным уровнем почв. В почвах, низкообеспеченных фосфором, содержание вновьобразованных фосфатов алюминия было невелико, тогда как на средне- и высокообеспеченных фосфором почвах они увеличивались в 2-3 раза. Переход фосфора удобрений в трехосновные фосфаты кальция наблюдался на почвах с высоким фосфатным уровнем.

Процессы перераспределения фосфора удобрений в составе почвенных фосфатов были обнаружены в основном в верхнем 10 см слое почвы.

Ежегодное внесение фосфорных удобрений мало отразилось на содержании подвижных фосфатов (по Кирсанову). В почвах со средним и высоким уровне^ фосфора к концу опыта количество подвижного фосфора уменьшилось по всем вариантам. На почве с низкой обеспеченностью подвижным фосфором было обнаружено незначительное увеличение его содержания лишь при внесении 150 и 180 кг PgOg/ra. Содержание фосфора в течение вегетации подвергалось значительным изменениям, характер которых на всех участках одинаковый. Различия обусловлены в основном пределами количественных колебаний. Наибольшее количество подвижных почвенных фосфатов было обнаружено весной и после б

РгО^г

300 250 100 150 100 т

Са-Р

ВосстАноЬлтно-рсньт&орпные.

м з и и 1 г э » / « ? 1 J " лине релине <ро«<раты

Щ " уЯ>1^>атм

1-7 - Цэивнги ОИЧМ

рслтъорилше

Са-Р

тТГГП

растберимие

< г з * з с 7 "/ а 'з 4 5 « г' ТгТПТГТТТТТГТ

Рис.1. Фракционный состав фосфатов в торфяных низинных ожелезненных почвах.

I укоса в начальный период отрастания отавы.

Анализ радиометрических измерений почвенных образцов по глубинам в вегетационном опыте I позволяет утверждить о сла-■ бой вертикальной миграции внесенного фосфора. Основная масса остаточных фосфатов (69-77%) независимо от фосфатного уровня была обнаружена в слое 0-2 см. Незначительное перемещение меченного фосфора на глубину до 10-25 см явилось следствием переноса фосфора, поглощенного корнями многолетних трав. Полученный результат дает основание утверждать, что применение фосфорных удобрений в научно-обоснованных дозах на торфяных низинных ожелезненных почвах не приводит к загрязнению окружающей среды и грунтовых вод соединениями фосфора.

4. Сорбция фосфатов торфяными низинными ожелезненными

почвами

Определение емкости поглощения фосфат-ионов по Гинзбург-Аскинази, показало исключительно высокую фосфатпоглотитель-ную способность торфяных низинных ожелезненных почв. В пахотном слое почв опытного участка емкость поглощения фосфора колебалась в пределах 2486-2570 мг экв/100 г почвы, что составило 78-81% от внесенного. Более глубокие слои поглощали фосфор в меньших количествам, хотя и они характеризовались достаточно высокой фосфатпоглотительной способностью - 1058-1982 мг экв/100 г почвы.

Основным фактором, усиливающим способность почвы поглощать ионы фосфорной кислоты, является степень ожелезнения торфа. В почвах лабораторного опыта емкость поглощения варьировала от 840 мг экв/100 г почвы в торфяной низинной почве с оже-лезненностыо 7,5% до 2957 мг экв/100 г.почвы в почве с оже-лезненность 27,0% (табл.1).

Способность почвы сорбировать анионы фосфорной кислоты находится в тесной зависимости от фосфатного уровня почв. Наиболее сильное поглощение происходило при невысоком содержании его в почве. С повышением в почвах фосфора в 6-10 раз емкость поглощения уменьшилась в 2,5-4 раза. Но несмотря на значительное влияние фосфатного уровня почв на 'поглощение, анионов фосфорной кислоты, ему принадлежит все же вторичная роль, так как абсолютные величины поглощения фосфора в торфяных низинных ожелезненных почвах определяются, главным образом, наличием в почвах аморфного железа. Данный вывод подтверждается 8

•Таблица I

Емкость поглощения фосфора в торфяных низинных почвах

Содержание Fe203, - Содержание Р^О^ (по Кирсанову), мгЛОО г Поглощено PgOg Емкость поглощения (по Аскинапи.Гинз-бург), мг/100 г

% исходная после поЧва компостирования - мгДОО % ■ исходная почва после компостирования

7,5 82,5 500 248,5 37,3 500 130

15,0 52,5 400 277,5 43,6 1030 290

20,0 45,0 312 320,0 54,5 1370 460

27,0 25,0 250 400,0 64,0 1760 670

сопряженным анализом содержания подвижных фосфатов (по Кирсанову) в исследуемых почвах после однолетнего срока компостирования торфа с суперфосфатом и их исходных аналогов. Наименьшее количество фосфора, извлекаемого 0,2 н HCl, было обнаружено в сильно ожелезненной почве - 250 мг/100 г, соответственно ею было поглощено наибольшее количество внесенного фосфора (64%). Минимальная поглотительная способность была установлена в почве с содержанием полуторных оксидов железа 7,5%, в этой почве закрепилось всего 375? внесенного фосфора, остальное его количество переходило в вытяжку Кирсанову.

Исследования кинетики сорбции в модельном опыте 2 подтвердили высокую поглотительную способность почв по отношению к фосфат-ионам и ее зависимость от содержания в почве подвижного железа. На рис.2 представлены кинетические кривые сорбции фосфора из раствора монофосфата калия, меченного радиоактивным изотопом ^Р. Торфяные низинные ожелезненные почвы характеризуются высокбй, почти мгновенной скоростью поглощения фосфора. В первые 30 секунд ими было сорбировано 60-75% внесенного фосфора, величина которого определялась величиной ожелез-ненности торфа. Уже в первую минуту взаимодействия торфа с раствором монофосфата калия торфяная низинная сильноожелезнен-ная почва поглотила на 1Ь% больше, чем почва с содержанием железа 7,5$.

Процесс сорбции в обеих почва;: протекал чрезвычайно интенсивно в течение 20 минут с максимальной сорбционной активностью в первую минуту взаимодействия почвы с раствором монофосфата калия. В дальнейшем наблюдалось различие в поглощении

9

низинными ожелезненными почвами.

ионов фосфорной кислоты в зависимости от степени ожелезнения торфа. В торфяной низинной почве с содержанием железа 27,0% Процесс поглощения фосфатов завершился в конце часового взаимодействия почвы с раствором. К этому моменту наблюдалось установление сорбционного равновесия, длящегося до завершения опыта, величина сорбированного фосфора при этом составила около 90%. В менее ожелезненной почве (7,5%) сорбция фосфатов активно проявлялась в течение 5 суток, по истечении которых также устанавливалось сорбционное равновесие. Величина сорбированного фосфора достигла того же уровня, что и сильно-ожелезненной почве, -

Полученные сорбционные кривые имеют типичный характер. Сорбция протекает в 2 стадии: I - почти мгновенная, длящаяся I минуту, за столь короткий промежуток времени почвой сорбировалось 73-79% от всего поглощенного фосфора на момент установления сорбционного равновесия; 2 - медленная, продолжающаяся I час в сильноожелезненной почве и 5 суток в торфяной низинной почве с ожелезненностью 7,5%.

. Сложный характер кинетических кривых, очевидно, объясня-10

ется наличием 2-х механизмов сорбции: химического, преобладающего в первый момент, и диффузионного, который становится доминирующим во время второй стадии сорбции.

Величина сорбированного фосфора не дает представления о степени доступности поглощенного фосфора для питания растений. С этой целью был проведен модельный опыт 2 по изучению трансформации фосфора суперфосфата в торфяных низинных ожелез-ненных почвах.

Исследуемые почвы характеризуются одинаковыми физико-химическими свойствами, поэтому общий характер трансформации фосфора удобрений в них имел одинаковую направленность. Фосфор удобрений в исследуемых почвах аккумулировался в минеральных фосфатах, преимущественно в фосфатах железа, переходящих в щелочную вытяжку. Участив других компонентов золы торфа -алюминия и кальция в сорбции фосфора незначительно. Обращает на себя внимание факт, что при годичном взаимодействии с почвами основная часть фосфора суперфосфата закрепилась во фракциях "активных" минеральных фосфатах и значительно меньше -в составе негидролизуемых фосфатах остатка (20-27%), Накопление органических фосфатов.при этом практически не произошло (табл.2). Во всех исследуемых почвах процесс трансформации внесенного фосфора начался практически сразу почти после внесения удобрения и наиболее интенсивно протекал в первые 10 дней компостирования. Уже в первые сутки взаимодействия фосфор суперфосфата был обнаружен в составе всех фракций почвенных фосфатов, и лишь 4% в торфяной низинной менееожелезненной почве и 1,5$ в сильноотелезненной почве сохранилось в форме внесенного. Максимальный прирост активных фосфатов независимо от степени ожелезнения торфа наблюдался на 10 сутки компостирования. В последующие сроки отмечены существенные различия в фосфатном состоянии почв в зависимости от их ожелезнен-ности (рис.3).

В сильноожелезненной почве основные превращения фосфора, внесенного с удобрениями, закончились уже на 30 сутки компостирования. В дальнейшем наступило динамическое равновесие между отдельными формами почвенных фосфатов. В торфяной низинной почве с содержанием железа 7,Ь% процессы перераспределения внесенного фосфора в составе почвенных фосфатов наблюдались в течение б месяцев, что свидетельствует о меньшей прочности связи их с твердой'фазой почвы. В торфяных низин-

II

Таблица 2

Распределение фосфора суперфосфата по фракциям минеральных фосфатов после годичного взаимодействия удобрений с почвами (Рг/З^ фракций в % от внесенного)

Со-держа-ние

Ф

с ф а т ы

алюминия

кальция

железа

оста-

мгае-сргаь сум-ршсто-"грех-сум-мине-орга^воста- сум- тка раль- ниче- ма свя- ос- ма раль-ниче- новд ма ные ские зан- нов- ные ские раст-ные ные вори-

_' ____мые__

7,5 6,8 - 6,8 0,2 5,4

15,0 6,3 0,4 6,7 0,7 2,1

20,0 2,6-0,5 2,1 1,1 2,4

27,0 - - 0,6 2,4

5,6 28,5 17,3 14,3 60,1 27,5 2,8 34,0 15,0 14,6 63,6 26,8 3,5 42,9 12,2 15,3 70,4 24,0 3,0 52,7 12,3 12,8 77,6 20,4

ных почвах с содержанием железа 15,0 и 20,0% процессы преобразования фосфора суперфосфата близки к процессам трансформации в торфяной низинной сильноожелезненной почве.

Во всех изучаемых почвах после 6 месяцев взаимодействия фосфора удобрений с почвами произошло затухание образования "активных" фосфатов. Дальнейшие изменения в содержании фосфатов различных фракций были выражены лишь в медленном старении вновь образованных фосфатов, о чем свидетельствует увеличение негидролизуемых фосфатов остатка.

5. Эффективность фосфорных удобрений на торфяных низинных ожелезненных почвах под многолетние травы

Анализ действия фосфорных удобрений на торфяных низинных ожелезненных почвах показал тесную зависимость их эффективности от фосфатного уровня почв. Наиболее отзывчивыми на внесение фосфорных удобрений были травы, выращенные на почве, низкообеспеченной фосфором. Урожай сена многолетних трав на контрольном варианте (Л^о^вО^ был низким ~ 4,74 т/га. Значительная прибавка - 2,66-2,93 т/га получена уже при внесении 30-60 кг Р^О^/га. Наибольший урожай был сформирован при внесении 150 кг РзО^/га и составил в среднем за 4 года 8,65т/га (табл.3)..

Положительное действие фосфорных удобрений на рост и развитие растений выявлено и в условиях среднеобеспеченных фосфором почв. Как видно из таблицы, внесение фосфорных удобре-

12 '

'о (ОО

Л --------------------"г

I \

~ЯГ*б

.к—X —'

-*-X-У-К-X— л-X —

время Сдаимр-

Рис.З. Трансформация фосфора суперфосфата в торфяных низинных ожелезненных почвах. "

I - почва с ожелезненностьп 7,Щ; П - 15,0%; Ш - 20,0%; 1У - 27%. — ?е-Р; —--А1-Р; —• Са-г; - х - фосфаты остатка.

— к

Таблица 3

Урожайность сена многолетних трав на торфяных низинных ожелезненных почвах, т/га

Почва Вариант 1987 1988 1989

И*»

ность

1987-1990 прибавка т/га %

о

о в

1фон 1Л Е у

о «фон

N120% 80'

фон

2+Р< 3+Р^

30 60

I фон 4+Р^ & | фон 5+Р120 Я | фон 6+Р150 4 | фон 7+Р1ео

НСР,

05

2,86 4,39 4,44 5,61 5,00 5,35 6,68 1,19

5,10 8,27 8,69 8,75 8,10

5,95 7,92 8,18 8,49 8,59

8,98 10,12 8,86 9,68 0,36 0,42

5,00 9,03 9,36 9,47 10,81 10,15 9,72 0,24

4,74 7,40 7,67 8,08 8,13 8,65 8,49

2,66 2,93 3,34 3,39 3,91 3,75

56,1 61,8 70,5 71,5 82,5 79,1

120К180"

о о

1Л <и о ~

/V;

§фон £ фон 2+Р

30

с* I Ф°н 3+Р60

* § фон 4+Рдо к о фон 5+Р120 Я |фон 6+Р150 о ш фон 7+Р180 — о НСРг

г05

3,16 3,79 4,61 5,73 5,95 5,91 5,41 0,63

7,25 8,64 8,59 8,41 7,46 6,70 8,02 0,40

6,94 8,47 7,83 8,37 8,72 9,05 8,71 0,28

6,52 8,57 8,89 9,83 9,30 9,34 9,55 0,20

5,97 - -

7,3* 1,40 23,5

7,48 1,51 25,3

8,09 2,12 35,5

7,86 1,89 31,7

7,75 1,78 29,8

7,92 1,95 32,7

6,55

6,64 0,09 1,4

7,51 0,96 14,7

7,69 1,14 17,4

7,33 0,78 11,9

6,94 0,39 5,9

7,18 0,63 9,6

£ N120К180~

о д фон > § 2+Р30

р^ г Ф°н 2+рбо

ь § фон 4+Р90

о I фон 5+Р120 о § фон 6+Р150

§ I фон 7+Р1ео

а • нср.

05

3,67 3§86 4,25 5,06 4,77 3,52 4,72 0,29

6,34 6,78 7,78 7,86 7,56 7,00 7,10 0,55

7,35 7,62 8,59 8,82 7,67 8,27 8,07 0,30

8,84

8.31 9,42 9,00

9.32 8,96 8,84 0,32

ний и в этом случае сопровождалось достоверным повышением урожайности многолетних трав. Однако их относительное участие в формировании урожая трав по всем вариантам примерно на 50$ ниже, чем на слабообеспеченной фосфором почве. При внесении фосфорных удобрений урожайность сена многолетних трав 14 '

на этой почзе увеличилась на 23,5-35,5$. Оптимальной дозой для формирования урояая многолетних трав на среднеобеспеченной фосфором почвэ оказалась доза 90 кг/га. Урожайность многолетних траз в вариантах Pi20-Pi80 ЙЬ1ла на УРовне уроная, полученного в варианте P^g, а в некоторых случаях даже ниже.

Наименьшее действие фосфорных удобрений проявилось на почвах с высоким фосфатным уровнем, хотя продуктивность самой почвы била значительно выше, чем на почшх низко- и среднеобеспеченных подвижным фосфором. На контрольном варианте урожайность сена многолетних трав в среднем за 4 года составила 6,55 т/га, что на 501 больше чем на соответствующем варианте низкообеспеченкой почвц и на 181 - чем на среднеобеспеченной. Применение возрастажшх доз"фосфорных удобрений привело практически к одиогду результату. Прибавка по отношению к контролю варьировала в узких пределах от 0,4 до 1,2 т/га, что составило I0-I7Î. Наибольшую урожайность обеспечило внесение 60 кг P20g на га. Применение более высоких доз фосфорных удобрений не привело к росту урожайности многолетних трав.

Результаты исследований показали, что на низко- и средне--обеспеченных почвах уровень урожая определялся дозами фосфорных удобрений. Коэффициенты корреляции между урожайностью и дозами фосфорных удобрений равны 0,95*0,14 на низкообеспеченной почве и 0,90-0,19 на среднеобеспеченной. На высокообеспеченной почве корреляционная связь между урокайностьэ и дозами отсутствует ('*• = 0,36-0,42 ).

Коэффициент использования фосфора травами из удобрений, рассчитанный балансовым методом, в зависимости от доза фосфорных удобрений, урожайности и содержания фосфора в почве, составил на почвах с низким, средним, высоким фосфатными фонами 18-60,1; 18-42#; 6-22$ соответственно. Высокие коэффици* екти использования фосфорных удобрений характерны дня вариантов с низкими дозами.

Коэффициент использования фосфорных удобрений, рассчитанные радиометрическим методом, бил примерно одного порядка как на низком, так и на высоком фосфорном фоне - 17-19,35. Однако интенсивность использования фосфора удобрений била выше на почвах с низким фосфатным уровнем. Коэффициент накопления фосфора травами на этой почве был почти на 30$ вше, чаи на фоне с высоким содержанием почвенного фосфора.

Применение радиоактивной метки позволило рассчитать коэф-

15

фициент использования почвенных фосфатов. Многолетние травы на участке с низким фосфатным уровнем использовали их на 1622%, а на участке с высоким содержанием фосфора на 30%. Установлено, что доля почвенных фосфатов в общем выносе фосфора травами на почве с высоким фосфорным фоном на 18-19% больше, чем на низкообеспеченной фосфором почве и составила -69,1-73,5% и 50-55,7/5, соответственно.

6. Динамика поступления фосфора удобрений в растения и коэффициент его использования однолетними травами на почвах различной степени ожелезненности

Исследования динамики поступления фосфора из удобрений в однолетние травы, проведенные радиометрическим методом (вегетационный опыт 2) показали, что процесс потребления фосфора растениями идет с первых дней их роста и активно продолжается в течение всей вегетации. В то же время интенсивность усвоения фосфора растениями в процессе их онтогенеза имела динамичный характер. Наибольшая усвояемость фосфора травами наблюдалась в начальный период их роста (в фазу кущения) и, особенно в период отрастания отавы (20 дней). За 20 дней после I укоса количество поглощенного фосфора составило 70-90% общего потребления его травами во второй половине вегетации при синтезе ими 38-60% урожая второго укоса.

На интенсивность поступления .фосфора в растения в значительной мере сказалась степень ожелезненности торфа. В целом за вегетацию коэффициент использования фосфора из удобрений составил 22% в почвах с содержанием железа 7,5% и 15,9% в почвах с содержанием железа 27,0%.

ВЫВОДЫ

I. Содержание валового фосфора в торфяных низинных ожелезненных почвах Северо-Запада РСФСР колеблется в пределах 0,30-0,35%. Основная часть его сосредоточена в самом верхнем слое, что свидетельствует о его биогенной аккумуляции. В составе почвенных фосфатов преобладают фосфорорганические соединения (60% от общего фосфора). Среди минеральных фосфатов доминируют фосфаты железа (80% от суммы минеральных фосфатов), что предопределено преобладанием.железа в составе золы торфа.

2. Запасы фосфора в пахотном слое торфяных низинных ожелезненных почв составляют 1,9 т/га, что примерно в 1,5 раза ниже, чем в бедных фосфором дерновоподзолистых почвах. Низкий 16

запас фосфора в торфяных почвах, преобладание в их составе органических соединений, а среди минеральных фосфатов - железо-фосфатов, определяет напряженность фосфатного режима торфяных низинных ожелеэненных почв и необходимость применения на них фосфорных удобрений.

3. Ежегодное внесение фосфорных удобрений в дозах 60-180 кг/га, превышающих вынос фосфора с урожаем многолетних трав (независимо от содержания в почве фосфора!, приводит к повышению содержания и запасов валового фосфора в пахотном слое торфяных низинных ожелеэненных почв.

4. Фосфорные удобрения увеличивают подвижность почвенного фосфора за счет повышения количества минеральных соединений. Фосфор удобрений переходит в соединения, типичные для торфяных низинных ояелезненных почв - фосфаты железа, переходящие

в щелочную вытяжку. Величина накопления почвенных фосфатов определяется исходным фосфатным уровнем почвы и дозами фосфор- . ных удобрений. Аккумуляция всех форм почвенных фосфатов происходит только в самом верхнем 10 см слое.

5. Фосфор удобрений в торфяных низинных ожелеэненных почвах закрепляется преимущественно в слое 0-2 см. Незначительное передвижение его на глубину 10-25 см (69-77% остаточных фосфатов) является следствием биологического переноса фосфора удобрений корневой системой многолетних трав. Это свидетельствует об отсутствии миграции фосфора в торфяных низинных ожелеэненных почвах.

6. Торфяные низинные ожелезненные почвы обладают высокой поглотительной*способностью по отношения к фосфат-ионам. Емкость поглощения фосфора по профилю почв варьирует в пределах 10^0-2570 мг экв/100 г почвы. Изменение величины поглощения фосфора по профили обусловлены фосфатным уровнем и содержанием полуторных оксидов железа. Приоритетная роль в поглощении фосфора принадлежит аморфным формам железа. Наиболее сильное поглощение фосфора наблюдается при низком содержании фосфора в почвах.

7. Торфяные низинные ожелезненные почвы обладают высокой, почти мгновенной скоростью фиксации внесенного фосфора. Полученные сорбциоиные !фивые имеют Типичный характер: сорбция протекает как бы в две стадии - I - быстрая, длящаяся минуту, за этот период почвой сорбируется от всего поглощенного фосфора на момент установления сорбционного равновесия; 2 -

17

медленная - продолжается в сильноожелеэненной почве I час и

5 суток в менее ожелезненной почве, с последующим установлением сорбционного равновесия.

8. Скорость и характер превращения фосфора удобрений в торфяных низинных ожелезненных почвах определяется степенью их ожелезнения. В сильноожелеэненной почве перераспределение фосфора в составе почвенных фосфатов заканчиваются на 30 сутки взаимодействия, а в почве с ояелезненностыо 7,Ъ% лишь на

6 месяц взаимодействия, что свидетельствует о меньшей связи их с твердой фазой почв.

9. Урожайность многолетних трав в торфяных низинных ожелезненных почвах находится в тесной зависимости от фосфатного уровня почв и доз фосфорных удобрений. В среднем за 4 года удельный вес фосфорных удобрений в повышении урожая многолетних трав на низкообеспеченных фосфором почвах составил 70%; на почвах среднего фосфатного уровня 30%j высокого - 10%. Установлена тесная корреляционная зависимость между дозами фосфорного удобрения и урожайностью сена многолетних трав на почвах с низким и средним фосфатным уровнем, коэффициент корреляции соответственно равен 0,95-0,90. Корреляционная зависимость между урожайностью и дозами фосфорного удобрения на почвах с высоким фосфатным уровнем отсутствовала.

10. На торфяных низинных ожелезненных почвах Северо-Запада РСФСР оптимальной дозой фосфорных удобрений под многолетние травы является на низком фосфорном фоне 150 кг PgO^/ra, сред- ' нем - 90 кг PgOtj/ra, высоком - 60 кг Р^О^/га,

11. Коэффициент использования фосфорных удобрений, рассчитанный радиометрическим методом, на торфяных низинных ожелез- > ненных почвах составил 17-19%. Формирование биологической продуктивности трав на почвах с С^О/Кйи фосфатным уровнем осуществляется преимущественно за счет почвенного фосфора, а на почвах с низким фосфатным уровнем фосфору удобрений и почвы принадлежит одинаковая роль в питании растений.

12. Процесс поступления фосфора удобрений в растения на торфяных низинных ожелезненных почвах вдет с первых дней их роста и активно продолжается в течение всей вегетации. Интенсивность усвоения фосфора значительно изменяется по фазам роста и развития трав. Наибольшей интенсивностью поглощения фосфора удобрений характеризуются травы в период кущения и интенсивного отрастания отавы. Высокая потребность трав в фосфо-

ре в период активного отрастания и слабая растворимость фосфорных удобрений дает основание рекомендовать на этих почвах единовременное внесение фосфорных удобрений максимально приближенное к весеннему отрастанию трав.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

I. На торфяных низинных ожелезненных почвах рекомендуется внесение фосфорных удобрений под многолетние травы, возделываемые на почвах с низким содержанием фосфора, в дозе 150 кг/га; на почвах,среднеобеспеченных подвижным фосфором (30-35 мг Р205/Ю0 г) - 90 кг/га; на высокообеспеченных почвах (80-100 мг PgOg/IOO г) - 60 кг/га.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Л.И.Корнилова, М.Е.Рябцева, Л.В.Фалюш. Превращение фосфорных удобрений в торфяных низинных почвах. - Тезисы докладов съезда почвоведов. Новосибирск, 1988.

2. М.Е.Рябцева, Л.И.Корнилова. Трансформация суперфосфата в торфяных низинных ожелезненных почвах. - Тезисы докладов

ХП научно-практической конференции "Научное обеспечение перестройки в АПК". - Тверь, 1989.

3. В.Н.Ефимов, Л.И.Корнилова, М.Е.Рябцева и др. Влияние зольного состава торфа на поглощение фосфат-ионов. - Тезисы докладов УП научно-технической конференции по физико-химии торфа. - Тверь, 1989.