Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ПОГЛОЩЕНИЕ И ПРОЧНОСТЬ СВЯЗИ ФОСФОРА С МИНЕРАЛАМИ И ПОЧВАМИ

ВАК РФ 06.01.08, Виноградарство

Автореферат диссертации по теме "ПОГЛОЩЕНИЕ И ПРОЧНОСТЬ СВЯЗИ ФОСФОРА С МИНЕРАЛАМИ И ПОЧВАМИ"

СЫЬОйДОВ^СТВЕШШ ВШ W8M« BfM. і*нш \ ШЧВШЫЙ ИНРГШТ швиш В.В, Докучаем

J- Visez

■■■; і ■ V' -L

U У P

J-JUÛHA ШКОДАШЛ

Вя прмях ||Шіті

'чУР И H А

яшадрр я цк>ч«рогі..с?8ад «qmqf* с

НЯШШШ В ЙОШНІ .

Р'ЇІ І і і ■ і J j і р^ і yr ТЧ1 ''Vf v

í

Иооква - I97B

■■•■ '■ '■'■■'■ ■ ■ ' ■ ■ ' . Ч. . ч ' "J .

tPttipuucD m ЪйфЦЩ^Щ^ЩМЩ

■ г t

ь,;

s

всшадяшя орде щ двню *щтш

СИЬСЮШШЯЙОТВЕШШ кш «*•»« В.К, 18 ШШ П0ЧВ8ННУЙ ШНХГІГШ «N«№1 В.В. Докучаем

ЩУРИНА ГАДИНА НИК0ЛАШ1А

гсгювшнир щ цючть срщ «О*ОР* о ышашш к пошки

оамщашцоо» ед.ох.ов - почвоведение

Mpoept^ni» м *ЧвИО| «ввел»

M«XMÉt| «(ПОМШИМПМКШ ІЦІ

Мйииахы—!......-j ü.tüaaoltíí^.

№ правах рувогао*

Моею« - І97В

. Работа выполнена в лаборатории физяко-хныи* я ыанералогкя почв Лочвенвого икотетута ии. В*В. Докучаева.

Научиый руководитель - доктор сеяЬскохоэяйственяш наук, профессор Н,И. Горбунов»

Официальные онпонентщ доктор сельскохозяйствеяяых наук, профессор А.В.Петербургский кандидат свяъсйохоэяйстввнвю: наук, старший ваучвый сотрудник

К.Й* Гиввбург

»

Ведушее предприятиеI ааучно-иссяедоватеяьсяий Украинский институт Почвоведения.

Автореферат разослав .ЛР..^^.//.^.5.:

Вацита диссертация состоите« .. 1

ва аасвдавии Ученого Совета Почвенного кнститута ш. Б.В. Докучаева,

Отзьсвы к замечания просим направлять в двух вкзеиплярах по адрес?! г* Москва Ж-17, пьяевокиЯ пер.,?, Почвенный институт им. Докучаева, ученому секретаре*

С диссертацией поено ознакомится 9 библиотеке Почвенного института.

Ученый секретарь института Е.Б. Богдан

I.

ЗАДАЧИ ИОСЛНДОВАШЙ

Интенсификация сельскохозяйственного производства предусматривает значительное применение минеральных удобрений. В 1975 году, как указывает А.В. Петербургский /1969/, при потребности сельского хозяйства в 11,6 пли. тонн питательных веществ на долю фосфора придется 4,9 «ля» тощ-. Внесенные в почву фосфаты энергично поглощаются почвами и прочно удерживаются дои, поэтому коэффициент усвоения фосфора растениями не превышает 0,8-0,4. Для разработки мероприятий по повышение степени усвояемости фоофатов растениями необходимо изучить причины их поглощения и закрепления почвами. Величина.поглощения и прочность связи фоофатов почвами и отдельными ее ноияонентаыи зависит от многих условий » в частности; от реакции ¿реды, соотношения между жидкой и твердой фазами, дисперсности поглотителей, микрорельефа поверхности минералов, формы химической связи фосфата с поглотителей и т.п. Таким образом^ поглотительная способность почв по отношении к фосфатам имеет весьма слонную природу и чтобы ее познать, необходимо расчленеиво изучить значение каждого компонента.

В настоящей работе были поставлены две общие вадачн»

1.изучить поглощение фосфат-ионов минералами и почвами,

2.установить прочность связи поглощенных фосфатов.

Для их решения необходимо было провести сначала исследования о отде^ными компонентами почв и определить вепчину поглощения я прочность связи фосфат-иовов * м

1. рядок первичных минералов / альбит,диоксид,рог(.зая обманка, мусковит/; *

2. высокод^яерсцьыИ слоистыми силикатами / хлорит^идроошодм, вермикулит к уущЫШгЪШНЪ/ «¿льцит, гипс/;

8* аморфным а и оі.рнсталливоваввюаі формами полуторних окислов

й аморфной крекнвкнсаогоЯ) 4. роли органического веяества в поглощение фосфора* Ватеи изучалось поі'довенйе м прочность связи фосфатов различными типами почв и выделенными на них фракциями.

Нам исследования отличались от ранее а рове денних в этом шга» работ следующим* особенностями!

t-. научено большое количество индивидуальных нианодисперснах я високодисперсних ішиервлов,

2*определенно поглоиенных фосфатов проводилось не DO разности содержаими в растворе фосфат-ионов до и после ноглодения( а пря-«їм методов« исвоАьзу* послодоватеаышо ьытяхки,

В* опити сопровождались детальной структурной характеристикой мииералов, дм чего примепидксж ревтген-дяфрактометрячаский, ЙК-спектроокошмеоИиЯ і терм оГрафИческий,элек?роняо~микроскопичее-кяЯ методы,

для изучения роля органического вещества в поглощении фосфора были поставлены специальные опыты по выявлению .природи ОЯ8І его с миаералаыи,

Ияучвна прочность связи фосфора в апатите и фосфоритах различного происхождения.

Использование комплекса совремеввнх минералогических и химических методов исследований позволило получить новые экспериментальные даяние о количестве л прочности закрепления фосфат-ионов и сделвті выводы методического и практического значения.

Диссертация состоит из четырех глав, экспериментальные данные представленії в 27 таблицах u 41 рисунке-

МЕІОІМ ЙЗЇЧБНІ^ И ОГОЕШВЩ ФОСФАТОВ В ПОЧВАХ. •

Вочв$ - ато сложная система, поэтому в поглощении фосфора будут привикать участие see ее компоненти. Так как значительна* часть твердой фазы лочгы представлена гливистыми иішгликкстшу минералами, «опрос поглощении и прочности фиксация им фосфора представляет теоретический и практический интерес.

Многочисленные данное советских и зарубежных учених свидетельствуй о значительной поглощения фосфат-аонов глиішетши иц-

иералаяя / ,19*3,1971^^4«^ ,1935» ^^v^t^Sf

Нлечаовский,Каийрквна,19^8} Аскшааи, 1950-19 591 Гй«заург,І950,ї359 Л/»/* ,1971» Горбунов, 19631,

1972/. Механизм поглощения фосфаг-иовов минералам* вложен, J&8B0-образен и до конца ре изучав. На основам^ эксперт* е^уалвих рабочих гипотез моадо привести следующие воаножцне ?нпн погчоад-вяп 0дин из тх состоит в полощений фосфат-иоиов »а of«? некошшрсироваимис валентностей Af,?ft if U^ я местах рчз(фіювіц октаэдров и тетраэдрор минера лад, Диспергирование »»иверало* оорр<и вожда«хс$ увеличение* рмерхновзд,а^следовательно, и увеличение^ поглочевчя« Содвріздвеся в кристаллической ретвтм гкдрояо^^ц* группы, оо унени» нокоторю авторов,

при. втоц реакция замещении протекае^ Ц доверхвос** ^довра»

возчадно томе участив ш вотоцевич фоофа*- . ионов обмерные основания//^

телей предполагает, при по^доврвэр фоофор% воацоино ваиеиэвне кристаллической решетки иа PQ^ / НлечвовсивЦ,

8вачев^в явЬвлцмтвк* цолуторща ощещ дли ф<»с~

фат-иоаоэ глввами р почва^ докаадро «Мороч /ОДцсв^ДОв} Нлечковоі»й,Квмр«ива(ї999|^ваоов49бгj

1959»Горбунов,j »1941}^НН** »Ї9А*»

SH*&ti970i ^Wiw. ,1971/.

Опубликовано иного денних об участии гумуса в поглощении фосфора / У»й,1850|Рыдкий,1938( ¿¿сЛАо***- ,1875» ¿Www^ifv- , I867j£«w*t*^tB80| ^СаМ-и^ ,1936,1968;Тюлан, 1938/. Обобщающее выводы по этому вопросу приведены в монографии Адерихина /1970/.

Для определения различных по подвижности форм фосфатов исполь ауит такие■растворители, которые по своему действию иыит»фОвали бы вааимодействие корневой системи растения о почвой. В качестве растворителей применяются олабые органические я минеральные кислоты, а также буферные раотворы / Аринуакин а,1970/. Наиболее распространенным язляетсп методі' фракционного анализа в различных модификациях /Чириков,Волкова,19^7;

Гинзбург ,Ле<5едева, 1963/. Б последние годы обращено внимание на определение активной концентрации фосфатов в растворе и фосфатного потенциала /St&ofctei. »19«,1950,І955іКарпинсшГ$,I960}. Соколов,1968/.

Так как поглощение фосфатов происходит главны» образом твердой фазой почвы, то длг определения ее минералогического состава применив! такие методы, которые позволяют виявить структурные особенности минералов. Зтн яе методы использованы нами при изучении природных соединений фосфора к минералов, насыщенных фосфо-рои из раствора ыоклфосфата кальция. Наиболее распространенными являются рентгемо-структурный метод» термо; рафия, В некоторых случаях применяются электроннс-микроскопичсский метод и инфрокрасная спектроскопия.

в нвотоячйй работе цорользова^ кочадеяо #в|одоя при оирм»-Лвнй)< догло^вввд я ррочросш фиксация фарфор Наряду о «иячяоць

ЯН К^ОДВДЩ СОКреквВННЭ «ВОТрЭДв ЯТ«-»№НШ) ЯЧТОДН,

При определения* величины рогло*е«ия фоофорараааячаыии мияермв-т н почваыц новолмовалась несколько язяачвнная яетодякч, ко-*оран соатоит я мюдущё»т К вавескад /2г/ {чницотшс я неглиниоты* цоте-ралов, 4 таи»а почв с »авво*йим уагащ^есяю) ^миявралогвчесвии составом досаввяяя шхмнг раствора мояофосфата радацип, ююодвщ рН=>5,03 с содержанием р^О^ * ШОмгДОСЮр и оставлял* щ двоя?* суток» повде установления рваноеосип уожду вог*о»ит8Лвц и раот?о-рои сусиевэия отфв яиро?ивахзоъ, Избыток фосфора отмывало^ водой, после этого сорбирование ФооФор витеоняд{ОЯ воеяеддаательтвв вы-тяжкант сгач&яа С^ООО/^* а затеи 0,5н СНаСООЯ оря роотцояв-кки 1(25. Пооле каядой яытяяяи ойраэвд вьоуцичалор. Попвраиавиов вааимодеистяив о рэотворая и выориваиив имятярогало природную обстановку! увад*нвнна.и »ноувиванив, За вмкоо^* ооглоценяя принималась оуша иаелвчещюс фоофатов'воеы^ б?4* иа^о^ исдольэовалеч дач опрв^лемяррочиовтч.орпар фосфатов а роглотя-теляии, Для оривнввнп врочиоотя овявк фрофатодв сорОащя* «рока- ^ родили «а вквиввлвитнов содержа^« р£Оз я строили интегральные кривые« *

ХАУДКТЕРДОТШ ожидав - (рш^ий

Для реввняя вадач, доставленных в да пой работе^ на^ наиболее распространенные я почва? кииерзлн, а $акжа об^эддо разочньа типов почв. Из минералов ввятш диопсад, роговая обная-яа, иусконит, вльОв!,хло^ч1, каолинит, гядрйолюда , галлуазит, ионтмораллони^, кальцит, галс, Оря отл^астся друг от друга химическая-составом, структур«, дйсперсяостьв Изучение поглощения фос4ора проводилось также ва образцах

б.

дернсва-сияшиїодволиотоИ, черноземной, оолонца*, краовоэемад, ХимиПокийгммавичёоЫй состав, а также фНвямьдкмлчеокяв свойстве поч» опубликована в стать** Горбуііова»І9б9| Годунов« и Тукшк, 1970 іЧюМковоіі, 19671 Вояоди«М9?Ь ІЙвквралогическаїі характерист*-ка Илисты* фракций атІх Лочв выпоияена автором*

ГОГЛОЩКШ ФОСФАТ-ИОНОВ МИНЕРАЛА«*.

Первая серия omeros была проавдена дм установления количества фосфатов, которые ПоГлсваются первичным* І моричкьия манера» лам и иалораотвориш*« солййи. Иэ таблицы S видно, что поглоаааи* первичными минералам* коЛМяеісв от 1С до 56 Йг/IÖOr PgÖj* HeOoJtt • «ее поглощение обтлсгяетСй Фрейде всего малой дисперсность»» oö-равцо»« Второстепенную роль играет структура« Вторичная минералы имвЬт больаую дисперсность і яогловаю* 1Э0-2Э0 fcr/IOOr Р^о^. Каолинит и галлуааит сходим по »вмическсму составу it структуре, во второй іогло*а« фйсфат-иоіїов * два рам белке - ггомг/іоог PgOj» Такое равлячие o<f»itojHeTOi величиной втеивей поверхности минерала« Ііоятиориллмшїі юаомй Оольпу» поверхности л содержаний 67% фракам ¿ D.OOIw, поглсцает 197 мгДООг Р2О5. Иожво было 011 ока-. дать «ще вохъиев яоглоцвйие» ко мовтиорилкжи содержит относительно иеиьме алшпния, Чей каолинит» Крема того, в поглодаючем коиплекоб мойтиорилдонитй содерквтся 90% натрия, который не способствует поглощении фосфора. Кальциевый моитмориллонитпогломет фосфоре вначительно больше натриевого; Минералы гр;1вм ся»Д -гидроегчда и гидрофлогопвт - поглог^ят соответствеапо 170» ІЗОмг/И PgOj» Мусковит погловает лявь 15 мг/100г Р2О5, tait как имеет пиз-куя дисперсность» Обрана¿т на себя внимание хлорит, поглокаюяий бОО мт/ІООг PgO^. Бодьшоа поглощение можно объяснить совместньи влиянием дисперсности, химического состава и структуры минерала*

Таблица J

іштчесаіьі сагааз.шюеравоз г % на вронзленвдю кзвесяу

Кэаввние шніаражі ?e2°3î Р2% 1 00 -f W ! ' № - }

\ t ■ f

Альбит.. „, 69,6 13,6 0,6 0,29 2,6 С,14 „ 11,76

' Диопсвг (гр.парокемй) • 50,0 2»£Э 17*3 0,02 5,35 29»! 0,54 .0,3? , 4,90 ' Роговая 0ÛUSBS9 (пи

гифйбши) 39,7 6,4Û IZJ) . - 4,1 I3»2 0,2D

JUûpL- . : 3X^6 4,33 3W> 0¿>7 ■ 1*32 23,7 - .2*2

Unckobiít 45,5 37,2Й 6Д2 - 0,66 0,45 9,6 ; 0Д7 1,65

Гидрослюез 67,0 20,0 4,2 - 0,3 U1 4,2 ..■• 0,2 ■ 4,58

Гкдрофдогрпит . • ; . 39,6 6,65 24,75 сляд. 0,22 IS,5 9,2 0,7 . 2,5

ііонтішрвдгомт 'X; .С 5,Д. : - 0 Цї ■ 5,7 0,64 1,75 4,5

слеа .1,8 ,2à»i .'í*-*?.. %*~t> ■ 5,51 ■

Каолввіт .S+,5 3If5 сад след 0,2 0,75 „0,55 . . 0,025 3,42

Гашуааігс 53,4 40,9 Lfi - 0,17 0,02 0,Ob 2,24

' Палнгорсігат 65,7 J3»0 . Û^ 0»07 ' .9,3 '" su

НехащгсзсквВ состав минералов ( $ )

Гейш» 2

йаэгаяяг минерала ..

Размер ч&схт', ш, содержааае, %

> 0,1 • о»1-а,о5 : 0,05-0,01 ;о,01-0,00? : 0,005-0,001 • <0,001

Удельная по-верность к2/^ -------!

Альба!

Дкопсид . . - "

:Рсго£аа ойыаика

: Хиорит

ЦуСЕОВй!

-Гадросииа Черкасское и. УССР

ГщрофлогоНи

Цэнтцорнллонит, Аскана .

Кеолиниг просяяовский

Палигорсвай Чзрглсское к« УССР

Кальцит (цел. Ш)

41,6

0,6

42,8

100 83,6 99,> 90,0 57,2

80,0

0,5 9,0

зе,з 18,1

41,4

50,1

0,99

1»0

V

0,8

0,53

7,6

и

0,8

0,4 1*0

25,1 35,5

О,14

.58,0 57,0

94

12,1 1*2

М 27,6

707

387,6 293,6

Д75 22,7

I 00

Таблица 8.

Поглощено Р2О5 ыг/ЮОг минералами, из раствора мои (шлышя,рН раствора = 5,03,содержание Р^О^ а 600 мг/ЮОйг«

рН равновесного ^

Назьание „ ; ПоглоцОДо Р2О5

■.."-'■ раствора ■

Альбит 5,22 ■' . 10 ..

/.ис.юид 6?50 ■ 56

Гогоьая обманка 5,84 - " 22 ''

Хлориг« ,5,69 600

Мусковит 6,65 - . ■ 15

Гидрослюда ^ V";; не опр. : ;*.'. 170 ■■

1'идрофлогопцт " ."'■'■■ 131

. Монтмориллонит природный . ■ 197

Монтмориллонит натриевый не онр* 190;

Монтмориллонит:кальциевый 7,50 .-, ЭОС11

Вермикулит ■ ^ ' ' 105

■ Као.НЛНИТ ■ '.-' ■/•■_5,60 -У ■':■■'■':■' ••• 127 '•;

Галлу ал ИТ ° 5,51 "'■I-/- ' # .220 ,

Иалш'орснит ' . не олр. . - .V . 114 ■

Гипс . . 5,05 .' ' . 249

' Калыии- 7,60 ■. ,- ^ 165. .

Поглотителями «J-осфора в хлорите к других минералах являются катион» ift ¿ te і Uj і которые при измельчении оказываются на поверхности минерала и свяэывам фосфат-вони, в особую глупцу следует отнес«« йшивраяы-солл, которка часто врйсутствїюі в исчввх. Ґяпс иогігоаде* 249 itP/ІрОР Р20з( кальцит - 165 ur/ÍDOr

ПРИРОДА ГОГЛОЩВШМ ЇОС&АТ-Й0КОВ МИНШЛЛМЙ. .

На основаная давних* получению с потопы» термографии, Ш-сяектроокопи*, элев*рояйой мйкроекопяя it рентгэй дифрактоиетряв дадим оЗъясИавав привода» явяевия йогло«ения фосфя±-яоаов минералами.

Термографический метод применялся в следующем варианте* Выла приготовлена воадушно-еухив образцы исходных ііанераяоі я ияиералоа мсшвипкх фосфоргаїіРасіьрТйв в агатовий ctjiBe до состояний пудры образцы поиеиали в тигля из кварцевого стекла я нагревали до темпе ратур» ÍOOO-ItOO0» Пр* сравиейви дифферевииалькшс кривых ввгрева-иия исходных минералов и Насыщенных фосфором значительна! различий ее обнаружено* Йо некоторые новые />яаяыв эндотермические эффея til в обращая, насщанан* фосфором,указывали на присутствие фосфата кальция, что свидетедвсгв^е* об окклюдированtor его минералами. Структурах игмевешій не wadлкдалось.

Для Пояучеийя BÍ-CDOKTpOS поглощения готовились таблетки из смеся исследуемого вещества с бромистым кялиен їстановдено, что ИК-сдектры поглгцения исходных минералов tt колебательные спектры тех хе образцов, насыщенных фосфором, идентичны. Это объясняется невначитеяьныл присутствием фосфат-ионов в с^чазцах минералов и наложением полос поглощения глинистых минералов в области 9О0-І100см*1 и фосфатов.

При сопоставлений элестронно-ммкросхопических chkvkob иинера-]'ря исходи»»* ч ' ізсвденннх фосфором различи? tifi наблюда-

ло'.».,

п.

Re двфр9ктогра**ахрвр5¥ч»ых ц згортзих минералов нами tajtw не обнаружен« ивиемврия рефлексов ох образцов, насыщенных фосфора» по сравнению о исхо^цш^

Подученные »нотру*витальные даний о теЦ

что сорбцад фосфора иррнеходи* на поверхности пине радов без ізме-вьцщя внутренней структуры кристаллической Этот вывод

подтверждается к методойфращжонНродащ^я f выполненный по яропясш ГинзбуріЧІередевоЙ Д9бЭ/,/таба.4Л

[ВДОВДВИВ ФОСФАТОВ ПМУТ0?НШЦ! ОКЦСШИ И АІЮРФНШ КРЕМЙЕЗЕНОИІ

И*веетію( что различнее полуторные okjicb^ ц еі|орфная( вреине-кислота поглочают фосфвїн л прочно «х ^цвоируир, цц ры$оненва вопросов гюглоцения и ррочнооти ф^ксащщ фосфр^-ионоз цереч^слер-»ыы* объектами был» поот^вяенм специальное срытр, фг приведенных в таблице 5 данных врдно, что при оидоохалзровАЦрост^ ных окислов поглощение уцвнваае?^ в йее»содько раз«Цвврцвр поглощав? фосфату) но волі на ьеы лркоутств|^ рденки гидроокиС# железа, то norxonetpi» достигает 296 ^гр/ІООр Аидрфвый ярршг»* зен поглощав? фосфор путер механического захвата - Оккльдироьанм, Значение «асиликатниі полуторных окаодед для поглсцвиив фосф^їо* почвам обычно определим путем сравнения дг ж после уда левая *' Наши опыты покавая*, что такой способ решения зады." не пригоден. Б таблице 6 приведены данные, которые свидетельствуют о toil

; 'tatfâihia * -

Окстрагйроваане фосфора посіїедоватеяЬйиня бйвжкам / no uetoft Гии80?р1^-Лсбвде?ой/ (ta ¿ийврэлов, йасш|ейта фосфором яз раствора Hofco$oôtàèâ квльші*«

■ ; ** «І

V

Название

ft

fc

Sí

І

tí'

if tí

ільОйї 29 »0

Дігопсід І2В,0

Роговея -,

вбианка 88,4

ЙойтІюргіляоня* 250*0

НйОЯНЯЙТ 14? »(J

Sito-HH * , Í6?*2

. Хлоріп 490,0

«¡tí. 88,6

110,0 186,0 ¿80,0

б ¡o «¿O

»,0 150*0 8**0 6,0 40,0

3,0 «et б(9 7*0

net 2,0

4,0 2,0

6,0 2,0 3,0 2*0

нет. 3),0 2,0 3,0

Bet 2,0 не* І,О

7,2 I4t5 t,5 2,0

Hèt 20 і Ö 120,0 30,0

ІЗ.

Таблица 5*

Поглощено мг/ІООг различнши Формами полуторных окислов и аморфной кремнекиолотой яз раствора монофосфата кальцИя»

рН раствора*5,03, содержайие

' Название Поглощено Р2О5

Гель гидроокиси алюминия 1700

Гель гидроокиси железа 1100

0кристаллизованная форма железа /гематит/ 760

Кварц 0

Кварц« покрытий пленкой железа 296

А*«опфный кремнеаея 46

что после.удаления полуторных окислов поглощение фосфатов лииь уменьшается и при Том немного* Этот опыт еще раз подтверждает факт поверхностного поглощения фосфат-ионов минералами* С помощью реактива Джексона удалялись несиликатныв полуторные оНвслЫ, но при

этом обнажалась новая поверхность» на которой имелись активные

*

Места, занятые алюминием, железом и другими Катионами кристаллической решетки. Они в свою очередь принимают участие в поглощении фосфора*

Таблица 6.

Поглощено ыг/ГООг из раствора моиофосфата кальция образ; цамя почв без удаления я после удаления полуторных окислов»

V v Поглояено Р?05 Погло»еиоРг°Г

название Горизонт Глубина, образцами почвобраэианш почв . см, • без удаления R20y после удале-

. кия ЯгОа

гег,о lie,о

57,0

310,0 ■

9С%0 -305,0

;Дерирво-салЬНО- Д0 0-22 ' 220,8

подзолистая поч- «л «

^а ■ v : Aj/A? 22-26 00,5

А? 26-35 89,0

3* ■ »5-Єп ' ' 351,4

с2 ■ 64-100 • ' 350,0

с : Ю0-І30 ; : 350,0

ЭШЧВНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ Ш ДОГ?ОЩЕК*И <ТОСФ«-ДОЮ8, В литературе хю этому »опросу встречаете)) противоречивые мнения. Одни авторы считают, что гумусовые ьещества свявиваш (осфатм, другие - не связывают или связывает их «ало, Для выяснения рол« органического вецест вами проведена специальные исследования, сущность которых состоит в следующем» Образцы минералов и р^влич-ные формы полуторных окислов покрывали пленной гумусовых веществ, а затем определяли поглощение фосфатов орга но-я ияераль вши образованиями.

^абгавда ?*

Поглощено гумусовых веществ минералам* и лолуторншя окислами.

Название Углерод,^ Гумусу

Гель гидроокиси алюминия 2,54 Л,84

Гель гидроокиси железа ' 1,20 3,80

Окрмсхаллир эваньан форма Гидроокиси железа/гематит/ 1,25 2,15

Мо^иориллонит 1,22 2,10

Иаолинит 0,84 1,61

Мусковит 0,76 1,81

Из таблицы 7 ьддно, что наибольшее количество гумуоовюс веществ поглоиают аморфные ролуторвые окислы* Минералы по погло«ев|р органического вещества обравуют ряд;*онтыор|инк>ня*> каолиявт>му^к<^-вят.Твриографичёсков и рентгеп-дифрактояетр ическое исследований органо-минерадьных образований показали, что гумусовые вечестм фикаирірто* главным образо: на поверхности минералов, обравуя при «ом пяевку различно® толщины. Блокируя поверхность кинерь^ов, органические вещества способствуют зиенъйёнип поглощения фосфатов .минералами /Табл.Э/ Г

Таблица в.

Поглощено F2O5 из раствора монофосфата кальция минералами и полуторными окислами, Предварительно насыщенные гумусовыми вевдот-вами.

Название j_Поглощено Р^Эч

исходными образцами оргаио-мвиерааъными

образованиями

Галь гидроокиси алюминия 1700 700

Гель гидроокиси железа ИОО ZW1

Окристалливояаннай Форма железв/гекати*/ 160 Ш

Йок*мориллоаит 19? 141

Каолияит Ш 94 *

Вывод об уменьшения поглощения фосфат-ионов л присутствия органического вещества имеет практическое значение, так как удобрения вносятся в гумусовый слой почвы« Иногда гумуо может способствовать Поглощению Р^Оз не прямо, а Косвенно* Имеется в виду oQaao-»arnie малорастворимых Зюсфатов кальция» магния я аявминии в реву ль тате вытеснения этих катионов из гуматсв при взаимодействии о растворимыми фосфатами аммония, натрия,калия. Таким обреэом, ука-ваапые выле противоречия объясняется двоякой рояьв органических веществ*

ПРОЧНОСТЬ СВЯЗИ ФОСФОРА С МШВДШИ*

О прочности связи Фосфора с минералами судили по количеству ■ PjiOj в последовательных вытяжках и по количеству ьнтяиек^ которые необходимы для полного извлечения фосфатов из сорбентов* Тек как связь фосфора осуществляется с различными катионами, то, естест- -ненно, надо окидать различную прочность. Кроме того, для прочности имеет значение дисперсность иине.ралоВ) заряд поверхности, количество p^jccuneис;гропасных валентностей, природы катиона, с кото-

Таблица ) 16.

Извлечено, последокьтельнши иытяжками фосфора, поглощенного «икералаии. . .. "

Название

количество вытяжек

% от ПО! лощения

СН,_С00Н о

количество еытякен

% от поглощения

Альбит '■ Г 100 ■ - ■ . - :.

Диопсид г 68 I В2

Роговая обманка 2 92 . : . 1 в

Хлорит ? Л 7,7 I?

Мусковит • I 100

Гидросл1)да 2 .:, * 62 6 ;■■'.' У8

Гидро$логопит 2 У:1'-

Монтмориллонит 2 / 17 "■■■ ¿»6,7

Лалыгорски* 2 35,2. ^ ■:'■■■ 6° ■ 79 '

Вермикулит Р . 51,5 ■ ■ 48,5

Каолинит ■ 2 " V ;' во V--';. а ; 20

Галлуазит 2 1?,0

Гиав ■л - «4

Кальцит 7

рик связан фоофор, физическое состояние объетла. Для Определения относительной прочности образцы насыщались фосфором указанный выше приемом,Для того чтобы сравнить прочность связи па поверхности ' каждого минерала, делали пересчет на эквивалентное содержание фосфора в объектах* Минералы яо прочности располагаются в убыващи слева направо ряд! хлорит, галлуаэит, ш иморйллонит> палыгорскит, гидроолюда > гидрофлогопит.вермикулит > каолинит > диоясид, роговая обманка^нусковит, альбит* Все низкодисиерсные первичные минералы по прочности уступают выоокодисперсным глинистым минералам* Поэтому для извлечения фосфора из монтмориллонита требуется сделать 19 вытяжек» каолинита - 5 Выгяжек, а из альбита а мусковита" одну вытяжку. Данные по этому вопросу приведены а таблице 9.

ПРОЧНОСТЬ СВЯЗИ ФОСФОРА В АПАТИТЕ И ФОСФОРИТАХ,

»

Для сравнения прочности связи фосфора» поглощенного минералами с прочностью его в природных соединениях» проведено экстрагирование Р2Од из различных фосфоритов и апатита последовательными вытяжками» водными, уксусяо-амионийяыии и уксусными Аабл.гУ* В <Ю водных вытяжек перешло незначительное количество от валового, Уксусио-нислый аммоний извлекал в 4-10-20 раз больше, еце больше экстрагировала фосфор уксусная кислота - 6,2£ от валового я «Ю вытяжках* Если сравнить эти данные о извлечением фосфвт-иовоЬ из минералов и почв, то приходится сделать вывод о более прочной связи фосфора в фосфоритах я апатите.Увсличить подвижность фосфора можно диспергированием.

ГОГЛ ОЩЕНИВ ФОСФАТ-ГОНОВ ПОЧВАМИ И ПРОЧНОСТЬ ИХ связи.

В заключительной части диссертация обсуждаются данные лаг; Л

лощении фосфат-ионов почвами и прочности их фиксация* Для опита взяты образцы почв г разнит механическим,минералогически ссоота-в ом, со держанием гумуса,-, поглоченккмм катионами. Так квас в Шьчп .

Таблицею

Вытеснено РоОсМг/ІООг из ¡і по ти та и фософритов различными э вытяжками ■

Название

Валовой фосфор

йытеснеио всего, мг/ІОО г '

Ъ ог валового

количество дштя-хек

Вытяжка

Апатит.Хибины > 40,9

Фосфорит.

Егорьевское и. 29,7

Фосфорит.

Авшясное м. 36,3

Фосфорит.

Аксэйское м< 20,5

4-и и

фосфорит,

Сэра-Сайское м.33,8

Фосфорит.ЧебэКГЫ- ■'. Сайское и« 9,2

ч л' » ;

Конкреции.ТихиИ океан ', . 7,12

и '■,■'' ' н

и ■ н ■

139.3 197,5

1619.4

395,5

1125.5

1053.6

172,1 1561,1

2000.7

674,5 1064,6 1315,9 ■■■

620.4 805,7

1175,1

5,0 . 259,1 ■ 532,:

17,о -302,0 ; 602,0

0,3'» 0,49 4,05.

1,33

3.50

0,47 4,27

5.51

1,29

5,19.

6,04

1,64;

2,38

3*47

0,54 2,81 5,80

0,2? 4,10 8,20

?

14 40

21 40 40

6

40 40

40 40 40

40

40'

40

: 4 21 21

5 21 40

н2о

1нСЯ3СОО #н4 0,5дСН3СООН

н2о :

1нСН3С00^ н4 0,5нОН3СООІ1

н2о

1нСН3С00((Н^ 0,5кСН3 СООН

нго

1нСН30001 н4 0,5нСН3 СООН

ь2а Х"; 1НСК3С00Л^ 0,5ясн3 00011

н2о

1асн3с00

0,5кСН3 ОООН

я20 , • ІнСЕГСОЗН 0,5ас!113 СООН

присутствует снес* минералов равной дисперсности я состава, а такие гу*/о» иногда карбоиати,раэличяыэ обменные катионы, то для объяснения величины поглощения (loo^iopa тру дао назвать один* главный oopOeRT. В каждом случае необходимо назвать несколько компонентов , при атом значение их может быть противоположным. Для одной ив почв получены данные не только для объекта в целом, но и для фракций механического состава* Ив таблицы Н видка; что с повышением дисперсности увеличивается поглощение. Однако, прямой пропорциональности ист* что можно объяснить следующими причинами. Во-первых, внутри каждой фракции находятся подфракции разного размера* Во-вторых, механические фракции могут быть покрыты пленками глинистых минералов, полуторных окислов и органического вещества. На наученных почв в целом /ТабяЛУ выделяется краснозем, который полютлоздени» фосфора /1180-878 мг/100г Р20е/ занимает первое мео-то, так как в ней много несиликатных полуторных окислов* Кроме топ* механический состав почвы довольно тяжелый / фракции ¿ 0,001

> 505V. Минимальное поглощение/50-70 мг/IOOr Р2О5/ обнаружено

*

у солонца /разрез 22/, так как по механическому составу «го можно отнести к легким суглинкам, минералогический состав его лрепотав- ' лен каолинитом, в поглощенном комплексе присутствует натгий, который не связывает фосфор.Солонцы луговые /разрезы 20 и 21/ поглощают значительно больше /100-200 мг/IOOr *ак как в них npeoS ладам гидрослюды , механический состав сре днесугликистыя. Довольно много поглощает подзолистая почва. Особенно иллювиальный горизонт /390 мг/IOOr PjOy. Горизонт А2 ревко выделяется незначительным поглоаением PgO^ - 89 мгДООг. Сравнительно мало иогло- . част черноземы /60-90 мг/ХООг что объясняется присутствием гумуса, который блокирует активную поверхность минералов. Ва основании приведенных экспериментальных данных по поглощению фосфора изученные образцы почв образовали ряд! красноземы> дерною-сильио-подэоли«ая> солонцы > чериоаемы*

¿Oí

Таблица <J

Поглоцено P205 ііг/ІООг рэзличныш оо размерности

Фрэицняии чврнозааа иищелоченного из растворе монофосфата

кальция,pH растворам,03, содержание Р20у=б00мг/1000г«

Ііачкаиип Глубина ФрЭНЦИЯ pH pÖ8UDB6C- ПаГЛОЩе-

1ШЗВЭШЕ) см им «ОГО раство- ко Р?Ос

рз 11 э

Чариоэем 0-10 0,1-0,001 3,32 33,З:

выщелоченный 0,01-0,005 . ■ ' 3,80 ВО,5

на лесовид- 0,005-0,001 3,30 163,0

ной 70-&0 0,1-0,01 4,0 40,5

оуглинке, 0,01-0,005 , 3,6 69,5'

р.358 0,005-0,001 3,6 180,5

130-140 - 0,1-0,01 4,0 45,5

0,01-0,005 3,9 61,5

0,005-0,001 4,0 171,2 160-170 0,1-0,01 43,2

0,01-0,005 » 60,3

0,005-0,001 1 170,5

£80-290 0,1-0,01 т. • 52,8

0,01-0,005 § 62,5

0,005-0,001 . $ . 183,3

' ги

Таблица 12

Поглощено Р2О5 мг/ТШг образцами почв из раствора монофоофата кальция, рН раствора=5,03, содержание Р20^=600 мг/1000г

Название

Глубина,си Поглощено Р2О5

Чернозем типичный мощный среднегумусирован-ньй .тяяелосуглинистый, р.356,Курск 0-10 110-120 280-290 67 136 89

Чернозем выщелоченный на лессовидном суглинке, р,358,Курск С-10 70-80 130-140 160-170 280-290 84 51 аз 57 56

Дерново-сыльноподэолямая, р.29,. Зеленоград 0-22 22-26 Р6-35 35-64 64-100 100-130 202,8 - т*г 89,0 351,4 350,0 350,0

Краснозем на элювии авде-зттто-Саэалъта 40-50 пео,о

Краснозем на элювии грани-то-гнейса 0-5 .900,0

Краснозем на четвертичной краской глине 5-17 878,0

Солонее луг обо—стел ной 0-4 167 ;7

мелкий и а ао натриевый, р.го

Солонец лугово-степной мелкий натриевый, р.21

Солонец степко? средний малонатриевыЯ,р.22

■125

2050-60 1150-3 3-11 11-19 45-55,. 115-125

0-16 16-24 24-32

2226 104 ¡8

83,6

Ш1

ж$

Щ

80,0 71 »5

При изучении прочности связи использованы данные последовательных вщяжек, на основании которых построена интегральные кривые для образцов различных типов почв* Участие отдельных компонентов почв в поглощении фосфора рааличжь 8то,естественно,сказывается на прочность фиксации фосфора* Изученные почвы по проч -нооти связи образовали ряд» черноземы > солонцы>дерново-силь-Во—подзолистая> красноземы»

ВЫВОДЫ

I» Отличительной особенноспинастоящей работ* является ис-польяованич наряду с хваичеокями современных фиаико-химичео^ух кетодов исследования! рентгенографии, термографии, ЯК-спектроскопии, электронной микроскопии*

¿•Изучение поглощения и прочности связи фосфора проводилаоь Ва обравцах различны* типов почв / дервово-олльнонодзолистая, черноземы, солонин, красноземы/ к отдельных компонентах / первичные И вторичные минералы, минералы-соли, различные формы полуторных окислов, влкявие органического вещес??а/.

9* Олпеделение величины поглощение минералаки я почвам» проводилось не коовенно / по разкооти содержания Р^Од в растворе до к после насыщения объектов/, что принято ? большинстве работ «а данную тему, а прямым методой, аспольвуя рях последовательных вы^яаек. -

Получены количественные равные о поршне айв фоофат-ионов пявкодисперовыми | высокоЫомроныш^ минералами, а танле аморфными и окристаллизовааишрПГО^торвыиИ окислами, кремнеземом, малорамворимыии солями, почвами«

5« Уствиовлеко, ЧТО минералу поглодает различное количество фосфат-ионов в вавиоииоези от степени хх дисперсности и хммичес-

кого состава.

б. Минералы по степени поглощения фосфат-ионов располагаются в ряді

в/ первичные минералы; диопсид > роговая обманка > мусковит> альбит

б/ глинистые минералы« хлорит>галлуаэит > мовтнориллонйт>гид-рослюда >гидрофлогопит> каолинит у палыгорскит? вермикулит* Низкодисперсные минералы поглощает от 10 до 56 мг/100г Р2О5, глинистые - от ID0 ДО 200 мг/ІООГ Р2°5

С помощь» рентген-дифрактометрия, термография,ЙС-спектро-окопии установлено, что фосфат-ионы ае проникают в мехплоскостные пространства слоистых силикатов или проникают в ничтожном количестве. Связь фосфора с минералами происходит преимущественно на поверхности, что подтверждается инструментальными методами я методой фракционировании фосфора по методу Гинзбург-Лебедевой*

8. Поглощение фосфора полуторными окислами зависит от степени их окристаллизованкости. Аморфные EjOg помещают I7Û0-IЮОмг/IOOt Р20д, окристаллизованная форма железа - ?60 мгДООг Р^О^,

9, На основания лаяних термячеікого и ИК-спеятроскопического методов установлено, что аморфный кремнезем поглощает фосфати путем окшиодяровааип, величина поглощения равна 46 мг/ТООг Pgpjî*

10* Налорестворимые соля /карбонаті^ поглощают 160-250иг/100г PgOg* Связь фосфат-ионов может происходить путем образования двух- и трехосновных фосфатов кальция, а также путем образования соединений с кальцием поверхности минерала.

IX. Гумусовые вещества, покрывающие поверхность минералов, способствуют уменьшению поглощения P2D5 гликистиіи минералами н по яуторяыми окислами.

■'■ 12* Прочность гіиїфеллекии <îосфат-шиоз і:а поверхности минералов зависит ûï гркруды iror.-oï^fer.'t, Дл? twisciwзии фосфсрь из

первичних минералов потребовалось 1-3 вытяжки, из глинистых минералов - от 5 до 19 вытяжек.

13. Минералы по прочности связи фосфора можно расположить в убывающий слева направо ряд: хлорит,галлуазвт, монтмориллонит > палыгорскит,гидроол»да> гидр офлогопит,ь ернику лит ^каолинит > диопоид, роговая оОаанка мусковит,альбит.

14.Для сравнения прочности связи фосфора, поглощенного минера лаки с прочность его в природных соединениях проведены исследования с различными фосфоритам и апатитом. Показано, что в фосфо- . ригах и апатите фосфор связан прочнее,чем сорбированный минералами.

15.Ееличина поглощения фосфатов раэличньши образцами почв за висит от ряда причин, общими являются минералогический состав, дио персность, реакция; специфическими - гумус,поглощенные катионы, К203. Изученные почвы по поглощению фосфора образуют ряд: красноземы / 1180-878 ыгДООг > дерново-сильноподзолистая / 200 мг/1О0г > солонцы / от 200 до 70 иг/100г черноземы / 60-60. 1йг/1С0г РрОу'. По прочности фиксация фосфора образуется рад; черноземы ^.солонцы?дерново-сильноподэолистая > красноземы.

16. Из-за прочной'связи фосфатов с минералами и почвами о содержании налощенного фосфора можно судить не по однократной! а со многократный вытяжках; число их зависит от химико-минералогического состава и дисперсности поглотителей,

17. Полученные данные по поглощению и прочности связи фосфора почтами и отдельными аа компонентами могут быть использованы при прогнозировании "ффедиишхяв фосфорных удобрений в различных условиях.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИЙ РАБОТ ED ТЕШ! ДЙОСЕРГІШ

I» Значение хиигчеояого состава» дисперсном* я отруктурм икнералоВ для гіоглоиевйя фосфатов. ПочвоведвпЯв» І2,І9ТО- / » соавторстве/.

Zé Связь минеральной части почв в гумусовыми веществами. Почвоведение,7,19?1 / в соавторстве/.

8, Природа взаимодействия минералов и катионов раствор« а гумусовым* веществами. Тевноы докладов оовещвния со проблеме " Гумуо ж его роль в почвоведение я плодородии почв",Яеакград, 1970 / в соавторстве/.

Б№7,