Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

СОДЕРЖАНИЕ, РЕЗЕРВЫ И ПРОЧНОСТЬ СВЯЗИ КАЛИЯ В ПОЧВАХ ЗЕМЛЕДЕЛЬЧЕСКИХ ЗОН КИРГИЗИИ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "СОДЕРЖАНИЕ, РЕЗЕРВЫ И ПРОЧНОСТЬ СВЯЗИ КАЛИЯ В ПОЧВАХ ЗЕМЛЕДЕЛЬЧЕСКИХ ЗОН КИРГИЗИИ"

АКАДЕМИЯ НАУК КИРГИЗСКОЙ ССР

ОБЪЕДИНЕННЫЙ СОВЕТ ПО БИОЛОГИЧЕСКИМ НАУКАМ

На правах рукописи

МАКАРЕНКО ВАЛЕРИЯ ИВАНОВНА

СОДЕРЖАНИЕ, РЕЗЕРВЫ И ПРОЧНОСТЬ СВЯЗИ КАЛИЯ В ПОЧВАХ ЗЕМЛЕДЕЛЬЧЕСКИХ ЗОН КИРГИЗИИ

(06.01.03—почвоведение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Фрунзе—1975 г.

АКАДЕМИЯ НАУК КИРГИЗСКОЙ ССР

ОБЪЕДИНЕННЫЙ СОВЕТ .ПО БИОЛОГИЧЕСКИМ НАУКАМ

На правах рукописи

МАКАРЕНКО ВАЛЕРИЯ ИВАНОВНА

СОДЕРЖАНИЕ, РЕЗЕРВЫ И ПРОЧНОСТЬ СВЯЗИ КАЛИЯ В ПОЧВАХ ЗЕМЛЕДЕЛЬЧЕСКИХ ЗОН КИРГИЗИИ

(Об. 01, 03—почвоведение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Фрунзе—1975 г.

1 Д^прлмли Б.1<м:юи;к.-

1 Ыоеиоисио^ и^Л^ааСишдс:.« ;

. »тадеипа «а. И. Л, 1

Диссертационная работа выполнена в Киргизском научно-исследовательском институте земледелия

Научные руководител и —доктор сельскохозяйственных наук, проф. Н. И. ГОРБУНОВ, кандидат сельскохозяйственных наук Д. К. КОЖЕКОВ.

Официальные оппоненты — академик, доктор сельскохозяйственных наук, проф.А. М. МАМЫТОВ, нандидат сельскохозяйственных наук А. Г. СУХАЧЕВ.

Ведущее предприятие — Институт почвоведения АН Казахской ССР. _

_"

Защита диссертации состоится

" 1975 г. на

заседании Объединенного Совета по биологическим наукам Академии наук Киргизской ССР (проспект Ленина, 265-а, конференц-зал).

Отзывы в двух экземплярах просим направлять по адресу: 720071, г. Фрунзе— 71, проспект Ленина, 265, Ученому секретарю Объединенного Совета по биологическим наукам.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке Академии наук Киргизской ССР (бульвар Дзержинского, 30).

Ученый секретарь Совета, кандидат биологических наук

Л. И. ПОПОВА.

Актуальность исследования. Возрастающая роль химизации в подъеме сельского хозяйства, как это было подчеркнуто в решениях XXIV съезда партии и последующих пленумов ЦК КПСС, требует поисков эффективных путей использования минеральных удобрений с учетом свойств почв и потребности в них растений. Применение -калийных удобрений в Киргизии пока еще не получило должного развития, п сельское хозяйство республики потребляет их ежегодно не более 15 — 20 тысяч тонн. Масштабы применения этого вида удобрений могли быть значительно расширены, если бы были найдены пути к способы их более эффективного применения. В связи с "этим особую актуальность приобретает изучение природы калия в почвах, как теоретической основы для прогнозирования обеспеченности калием возрастающих урожаев сельскохозяйственных культур и поисков условий эффективного использования калийных удобрений.

Цель и объекты исследований. В работе изучены зепасы калия и его прочность связи в почвах земледельческих зон Киргизии. В ее основу положены результаты исследований, проведенных в период 1972— 1974 гг. в Киргизском научно-исследовательском институте земледелия. При этом были поставлены задачи:

1. Изучить закономерности в распределении калия в почвах Киргизии и дифференцированно в различных по размерности фракцнйх почв.

2. На основании минералогического состава и степени дисперсности рассчитать содержание калия в непосредственном, ближнем и потенциальном резервах.

3. Определить прочность связи калия в минералах, почвах и сделать попытку объяснить природу этого явления.

4. Выявить содержание фиксированного и обменного калия к почвах Киргизии.

5. Сопоставить экспериментальные данные и теоретическое м.х обоснование в опытах с растениями. Попытаться изучить участие карбонатов и гумусовых веществ в поведения почвенного калия.

6. Сделать предложения об использовании полученных данных для прогноза обеспеченности растении и почв калием в настоящее время н в будущем.

Объектами исследований были наиболее распространенные тише почв земледельческих зон Киргизии: черноземы, светло-каштановые почвы н сероземы.

Теоретическое значение и новизна исследований заключается в изучении резервов почвенного калия в зависимости от химико-минералогического состава, степени дисперсности и физико-химических свойств почв, в разделении запасов калия з почвах на непосредственный, ближний н потенциальный резервы. Данная работа представляет собой первую попытку характеристики почв Киргизии в этом направлении, что является необходимым для теории и практики применения калийных удобрений.

Реализация и практическая ценность работы состоит в теоретическом обосновании и прогнозе обеспеченности почв земледельческих зон Киргизии калием с целью более рационального л эффективного применения калийных удобрений. Это поможет планирующим и сельскохозяйственным органам обеспечить научно-обоснованное распределение калийных удобрений под сельскохозяйственные культуры с учетом особенностей растений и свойств почв.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на Региональном совещании по итогам работы участников географической сети опытов с удобрениями республик Средней Азии и Казахстана (Фрунзе, 1973), на научно-производственной конференции молодых ученых Киргизского научно-исследовательского института земледелии (КиргНИИЗ), посвященной 50-летшо образования Киргизской ССР (1974), на научно-методическом Совете отделов земледелия, агрохимии и орошения КнргНЙИЗ (1975), на Учеком Совете КнргНИИЗ (1975), на Ученом Совете Киргизского научно-исследовательского института почвоведения

(1975), »а заседании Совета Киргизского филиала Всесоюзного общества почвоведов (1975),

Объем работы. Диссертация изложена на 128 страницах машинописи, состоит из введения, .пяти глав, выводов, списка не пользованной Л1гтературы (266 наименовании), в т. ч, 33 иностранных автора, содержит 20 таблиц, 13 рисунков н графиков.

ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ И ОСОБЕННОСТИ ПОЧВ ЗЕМЛЕДЕЛЬЧЕСКИХ ЗОН КИРГИЗИИ

Дается краткая характеристика почвенпо-клнматнческнм условиям. Формирование природных образовании .происходило в своеобразных условиях горной страны, расположенной на стыке Тянь-Шаня и Памиро-Алая. Рельеф территории сложен н многообразен из-за наличия высоких горных хребтов и многочисленных впадин. Климат Киргизии резко контннентален, отличается малым количеством осадков. По температурному режиму он благоприятен для возделывания многих сельскохозяйственных культур. Почвообразуюшне материнские породы неоднородны п оказывают -влияние па ход многих процессов.

Исследованиями были охвачены почвы земледельческих зон Чуйской впадины, Иссык-Кульской котловины и предгорной части Ферганской долины юга Киргизии. Чуйская долина — область поливного и полуобеспечепного богарного земледелия. Из почв этой долнны изучались сероземы (обыкновенные и светлые), светло-каштановые почвы, сероземно-лу-гоаые и лугово-сероземные. Из наиболее распространенных почв Иесык-Кульской зоны охвачены изучением светло-каштановые почвы н горные черноземы. Почвы Южной Киргизии ^представлены староорошаемымн сероземами.

ЗНАЧЕНИЕ КАЛИЯ ДЛЯ ПИТАНИЯ РАСТЕНИИ И МЕТОДЫ ЕГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Вместе с азотом и фосфором калий является важнейшим элементом для питапня растений, выполняет разнообразные физиологические функции. Он участвует в углеводном п белковом обмене, активно регулирует поступление в растения других минеральных элементов питания, играет роль активатора в процессе фотосинтеза и дыхания, нейтрализует ор-

ганические кислоты, регулирует работу устьнчного аппарата, усиливает рост молодых тканей.

В земной коре калий наиболее распространенный элемент (2,35%). Наибольшим содержанием калия отличаются полевые шпаты (10—12% КгО), слюды (8 — 10% К20) и другие первичные минералы. Под влиянием почвенных процессов первичные минералы превращаются во вторичные. При выветривании слюд, например, образуются гидрослюды, которые наряду с полевыми шпатами являются основными поставщиками калия. Многообразие форм и различная прочность связи калия в минералах, горных породах и почвах определяет различную доступность калия для растений. Подвижность калия и доступность его растениям зависит от структуры минералов, степени их дисперсности, условий среды и других факторов. Значительная часть, калия содержится в первичных минералах, в структуре их кристаллической решетки, т. е, в малодоступной для растений форме. В связи с этим изучение общих запасов калия, прочность его связи становится необходимой научной основой для правильного применения калийных удобрений с настоящее время и на более отдаленную перспективу.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИИ

Для решения поставленных задач проведены исследования и анализы с использованием современных химических л физико-химических методов. Содержание, резервы н прочность связи калия.определены как в исходных образцах, так и в <нх гранулометрических фракциях. В отличие от обычных поч-венно-агрохимнческнх исследований калий в почвах определен многократными последовательными вытяжками, а наличие калн»содержащих минералов в топкой части почв определено рентгендифрактометрическнм методом. Поглощение и десорбция калия в почвах изучены в лабораторных условиях, а влияние фактора высушивания н увлажнения на поведение почвенного калия и калия, внесенного с удобрениями, изучено в условиях вегетационного опыта. Валовой калий з исходных образцах почв и их механических фракциям определялся спеканием по Смиту в модификации Грабарова. Влнянне карбонатов на поведение почвенного калия изучалось путем определения содержания его в исходной почве к после разрушения 0,2пНС1. Роль гумусовых веществ устанэвлива-

лась путем сравнения содержания воднорастворнмого калия до н после разрушения органического вещества с помощью перекиси водорода. Вынос калия урожаями сельскохозяйственных культур определялся по литературным данным, опубликованным у нас в стране и за рубежом.

СОДЕРЖАНИЕ КАЛИЯ В ПОЧВАХ, МИНЕРАЛАХ И ФРАКЦИЯХ РАЗЛИЧНОЙ РАЗМЕРНОСТИ

1. Механический состав Механический состав-изучаемых почв (табл. 1) варьирует ог средне до тяжелосуглинистого, реже — до легкоглиннстого с некоторой хрящеватостью на почвах предгорных элементов рельефа, сформировавшихся на аллювнально-делювнальных отложениях. Наиболее существенное влияние на поведение почвенного калия оказывают тонкодисперсные фракции почв. Содержание илистой фракции в изученных почвах колеблется от 13,2 до 35,1%, уменьшаясь по профилю почв. Содержание этой фракции служит надежным критерием для суждения об обеспеченности почв калием и свидетельствует о значительных запасах его в изучаемых почвах.

Существенные различия' между почвами выявлены по содержанию илистых частиц, извлекаемых водой без разрушения карбонатов. Общая закономерность в содержании этих частиц состоит в том, что их количество резко снижается с увеличением карбонатности почв и увеличивается в солонцеватых горизонтах. Мелкстылеватые фракции почв размером от 0,005 до 0,001 мм также служат значительным источником калийного питания растений. Их содержание в почвах колеблется от 6,4 до 23,6%. Таким образом, данные механического анализа изучаемых почв позволили установить ряд существенных различий между ними, особенно в содержании тонкодисперсных фракций, что свидетельствует о разной обеспеченности их калием.

2. Высокодисперсные минералы в почвах Киргизии Особенности минералогического состава топкодисперсных фракций почв земледельческих зон Киргизии состоят в преобладании минералов гндрослюднстон ¡г хлоритовой групп, богатых калием, что показано на д н ф р а к т о г р а м м а к (рпс. 1—2). При этом в светло-каштановых почвах Прииссык-кулья помимо этих минералов в больших количествах присут-

Таблица I

Данные механического (дисперсного) состава почв земледельческих зол Киргизии, в % к весу почв

Наименование почв Глубина, % содержания различных механически фракции, мм Сумма

и местоположение см 1-0,1 0,1—0,011 0,0050,00! <0,001 частиц <0,01 мм

1. Горный чернозем, Иссык-Куль- 0—15 екая котловина, опытио-селекци- 30—45 ониая станция 60—70

90-110

2. Светло-каштановая, Иссык-Куль- 0—20 екая оиытпо-селекц. станция 30—40

60—70

3. Светло-каштановая, Иссык-Куль- 0—20 екая котловина, к-з Ульгу, Дже- 30—40 ты-Огузского района 00—70

90-] 00

4. Светло-каштановая, Чунская до- 0—20 лина, г. Токмак 130—140

5. Северный ооьжпоксн, серозем, 0—20 Чунская долина, КиргППНЗ 28-38

материнская порода

6. Северный обыкнов. сс р о з е м, 0—25 КиргНИИЗ, контроль 25—50

7. Л угон -сероземная, СО С, кон- 0—£й троль 20—40

10,6 32,6 14,2 23,6 19,1 56,8

5,8 33,2 8,4 20,8 31,8 61,0

11,0 36, [ 14,4 16,7 27,1 58,2

3,2 36,4 14,а 16,2 31,2 60,3

11,6 36,Г> 14,3 17,5 20,1 51,9

8,1 36,5 13,4 18,4 23,0 55,7

7,9 45,2 11,8 14,0 21,0 46,8

¡1,1 32.4 11,9 19,3 25,3 56,5

10,8 30,0 10,2 15,4 27,7 53,2

19,9 34,8 10,2 14,2 20,9 45,3

62,1 14,8 3,5 6,4 13,2 23,1

25,0 36,1 9,0 14,5 15,4 38,9

12,7 30,1 10,7 15,21 31,2 57,2

11,8 34,1 ¡5,3 18,1 20,6 54,0

15,0 35,2 6,3 [8,5 25,0 49,8

2,6 43.8 14,4 14,1 25,1 53,6

19,7 40, ( 8,9 12,2 19,1 40,2

16,8 41,0 8,2 12,5 21,4 -12,1

4,6 38,8 13,3 18,4 24,3 56,5

3,9 38,5 14,1 18,3 25,1 57,5

Наименование почв ti местоположение

Глубина, см

8. Сероземно-лугоаая сред несолон- 0—20 цеватая, к-з Ленина, Чуйекая до- 30—50 лила 140—150

9, Серозем и о-луговая, Чу иска я до- 0—25 липа, к-з Энгельса 60—75

)0. Светлый серозем, Чуйекая доли- 0—20 ira, к-з гш. 50-летня СССР 25—40

90-110

П. Староорошаемый серозем, Юж- 0—20 ная Киргизия -10—60

100-120

Продолжение,

% содержания различных механических фракций, мм 'Сумма

1-0,1 0,1-0,01 1 0,01 — I 0,005 0,005-0,001 <0,001 <%01 m

2,5 15,2 8,0 42,7 35,2 47,8- 14,6 11,8 U,2 20,3 13,5 12,5 19,9 24,1 20,3 54,8 49,5 44,0

9,6 3,9 30,9 37,4 13,5 14,2 10,8 18,1 35,1 26,4 59,4 53,G

1,5 ¡,5 0,8 62,1 52,2 630 4,8 12,1 4,1 15.5 К,5 10.6 16,1 22,6 21.7 36,4 46,2 Э&.1

12,1 6,0 6,с 36,8 35,2 45,1 11,8 11,5 10,2 14,9 16,9 12,1 24,4 30,3 25,а 51.1 58,8 48.2

Рис. 2л

ствуют минералы моитмориллонптовой группы, а в составе сероземио-луговых темных почв в заметных количествах появляются смешаппо-слоистые минералы. Во всех исследуемых почвах обнаружено присутствие высокодисперсного кварца. Обогащенность почв минералами монтморнллонитовой группы н смешаннй-слоистымп образованиями свидетельствует об их / высокой поглотительной способности по отношению к калию. / В то же время в связи с высокой подвижностью их кристаллической решетки они легко могут отдавать поглощенный калий и служат хорошим источником калийного питания растений. Таким образом, качественный минералогический состав исследуемых почв имеет много общего, однако в количественном соотношении различных групп минералов имеются существенные различия.

3. Содержание калия в различных по размерности фракциях почв

Для всех изучаемых почв отмечен ряд общих закономерностей. Разные механические фракции содержат резко различное количество калия. Мелкопылеватые, а особенно илистые фракции, как правило, содержат калия в равных или в больших количествах, чем исходные почвы, а остальные фракции всегда меньше, чем исходная почва. Таким образом, с уменьшением размера механических фракций содержание валового калия в ннх возрастает и наоборот.

И

л

С учетом механического состава и по значимости для калийного питания растений все механические фракции условно разделены на две группы: <0,005 мм п >0,005 мм. Исходя из такого разделения рассмотрим содержанке КеО а почвах. В горном черноземе основное количество калия (52,6—81,3%) сосредоточено в мелкопылеватых и лл петых фракциях, т, е. частицах <0,003 мм. На долю фракций <0,005 мм светлокаш-тановых почв Принссыккулья приходится 33 — 45% от его содержания в исходных почвах, на долю илистых фракций — 18,68 — 26,4%.

Содержание калия в мелкопылеватых и илистых фракциях светло-каштановых почв Чуйскои долины 41,4 — 48,5%! причем илистые фракции нижних горизонтов больше обогащены калием, чем эти же фракции верхних горизонтов. Такая же особенность наблюдается у северных обыкновенных сероземов: в поверхностном горизонте на долго фракцпн<0,001 мм приходится 36,68%, в пижележащнх минерализованных.горизонтах 47,6 — 48,2% КеО.

Содержание КгО в активной части лугово-сероземных почз высокое и составляет 54 — 55% общего запаса в исходных почвах. Высокое содержание карбонатов в сероземно-луговых темных почзах явилось причиной уменьшения содержания К2О не только в исходных почвах, по н их механических фракциях. Светлые сероземы ввиду слабой выветренности первичных з; а л Щ[ с од е р ж а щн х минералов имеют несколько меньшее (39,4 — 49,2% от наличия в исходной почве) количество калия, чем в остальных сероземах Чуйской долины. Староорошаемые сероземы богаты мелкопылсватыми и илистыми фракциями (57,1 —68,69% КгО от его количества в исходных почвах). Таким образом, калий илистой фракции рассматривается как ближний резерв, а калии мелкопылеватых фракций — наиболее подвижная часть потенциальных запасов почвенного калия.

4. Валовое содержание к подвижные формы калия в почвах Киргизии •

Полученные данные о валовом содержании н подвижных формах калия свидетельствуют о существенных различиях между изучаемыми почвами в этом отношении. Эти данные в основном согласуются с результатами более ранних исследований. Так, валовое содержание калия в изучаемых почвах

колеблется от 0,63 до 3,12% от веса почвы. Вниз по профилю почв валовое содержание калия, как правило, снижается. Наиболее высоким содержанием обменного калия (табл. 2} отличаются горные черноземы и почвы сероземной зоны Чун-ской долины. Светло-каштановые почвы и староорошаемые сероземы Южной Киргизии содержат значительно меньшее количество обменного н воднорастворимого калия.

Таблица 2

Содержание лодзкжных форм КгО в почвах земледельческих зон Киргизии

Во дно растворимый К.О в мг/ 100 г

Почва

Обменны» К.О в мг/ " 100 г

Иссык-Кульская котловина Иссык-Кульская котловп-

Иссык-Кульская котлошь

Горный чернозем,

Спетло-каштаков.1я, на. опытная станчня Светло-каштановая, ira, колхоз Ульгу

Светло-каштакоайЕ, Чуй ска я долина, г. Токмак Северный обыкнозедшлй серозем, Чуйская долина

Л у гово-серозем к а я, Чудская долина, опытная станция

Ссроземно-луговая, среднесолонцепатая, Чуйская долина Сероземно-лугоздя, темная, Чуйская долина Светлый серозем, Чуйская долина Староорошаем ыЛ серозем, Южная Киргизия

81.3

24.4

31,3 32,7

G0.0

•40,3

48,2 4M 69.0 22,0

23.2

3.2

4,8

8,5

14,7

6.3

9,S 12,1

16.3 6,5

Из вышесказанного следует, что почвы земледельческих зон Киргизии обладают неодинаковыми запасами как валового калия, так и его подвижных форм.

3. Распределение калия по резервам

Деление калня на резервы основано, во-первых, на положении его в твердой фазе н растворе, во-вторых, на дисперсности минералов (Н. И. Горбунов). Расчет запасов калия сделан с учетом абсолютного содержания почвенных фракций, В представленной схеме (рис. 3) распределение калня по резервам выглядит следующим образом. К непосредственному резерьу относегтся калий растворимых солей, находящихся . в

РАСПОЛОЖЕНИЕ КАЛИЯ

Непосредственный резерв 1 2

+ —

— +

+ -

раствор

Ближний 1

Коллоидная мицелла

Набухающий слоистый минерал

возрастание прочности

почвенном растворе, н калий поглощающего комплекса. Этот резерв главный источник калийного питания растений. К ближнему резерву относится межслоевой калий в набух5-о-ших минералах (монтмориллоните, бейделите, вермикулите); межслоевон калпй в ненабухающих высокодисперсных минералах (мусковите, биотите, гидрослюдах), а также фиксированный калий. К потенциальному резерву относится калий основных и кислых полевых шпатов и крупнозернистых слюд. Общий резерв калия характеризует его валовый запас и включает в себя калий грубо- и топкодисперсных фракций, ьсе доступные и недоступные формы калия. Изучаемые почвы отличаются значительным общим резервом калия, колеблющ;:м-

В ПОЧВЕ И МИНЕРАЛАХ . Р.е з е р в

рве. а .

Потенциальный резерв

2 1

Ненабухающий Минерал

слоистый минерал с каркасной структурой

« в :я*з'и ■' к а -л и я (по Горбунову Н. И.)'

ся в пределах от 630 мг/100 г до 3300 мг/100 г почвы (рис. 4, А. 5 и' В). Вниз по профилю почв общий резерв калия, как правило, уменьшается. Потенциальный резерв калия в исследуемых почвах составляет 498 — 2633 мг/100 г. Величина ближнего резерва колеблется от 438 до 1071 мг/100 г, >а непосредственного от 7 до 82 мг/100 г почвы.

В результате исследований получен фактический материал, подтверждающий существенные различия между изучаемыми почвами по общему, потенциальному, ближнему и непосредственному резервам калия. Несмотря на высокие величины общего п потенциального резервов почвы земледельческих зон Киргизии обладают довольно ограниченным!! ближ-:

Ьис. 4. «fU

ним л- особенно непосредственным резервами, что требует в перспективе применения калийных удобрений при интенсивном использовании почв сцелью сохранения их'Плодородия, а тт;>ке общих н потенциальных резервов калия.

j : ПРОЧНОСТЬ СВЯЗИ КАЛИЯ В ПОЧВАХ, ,

ПОЧВООБРАЗУЮЩИХ МИНЕРАЛАХ И ГОРНЫХ

ПОРОДАХ

1. Факторы, влияющие на фиксацию калия и его доступность

для растений

Прочность связи калия в почвах п его доступность- для растений зависят от многих факторов, главными изкоторых являются хпмико-шшералогический состав почв, наличие' в нп>: карбонатов" н гумуса и другие физико-химические условия перехода калия d более или■менее доступное для растений состояние. Изучение поглощения и десорбции "калия в почззх показало, что они обладают различной способностью поглзщать калий из калийных удобрений и вновь отдавать его з почвенный раствор. При насыщении почв растворами, содержащими'калии, размеры его поглощения были разлнч-,,ньш:1 (Для изучаемых почв, которые по- этому -показателю располагаются в следующий ряд в убывающем порядке:-гордые черноземы >сероземно-луговые темпые>светло-кашта-^ нов!."е>лугово-серозедшые>сероземы северные обыкновенные .т>^гтлые сероземы. При этом пахотные горизонты почв об-.¿ладзтот -способностью поглощать от 16 до 36 т. калия' па гектар. Обратный процесс десорбции 'почвенного калия изучен с помощью трехкратных последовательных вытяжек водных п уг,1еаммонийных. Установлено, что под влиянием фактора' периодического высушивания и увлажнения, рочв их способность -десорбировать калий несколько; снижается. В горных черноземах,; светло-каштановых . почвах, лугово-.сероземных почез-* и светлых сероземах Чуйской долины под 'влиянием периодического увлажнения и: высушивания происходит не-кото^а^ фиксация калия, чего не наблюдаемся в других ис-следова нны хти п а х"п о ч в. Однако, процессы периодического увлЕЖнеиня^н высушивания обычно не: ведут к снижению доступности для растений почвенного калня.

Для более полной характеристики влияния периодического высушивания н увлажнения почв па их плодородие был прове.

2"

19

ден специальный вегетационный опыт с кукурузой на почвах сероземной зоны. Результаты опыта показывают, что периодическое высушивание и увлажнение почв способствовало заметному увеличению урожая кукурузы как без удобрений, так при внесении полного минерального удобрения. Вегетационный опыт на почвах сероземной зоны свидетельствует о положительном воздействии периодического высушиЕйния и увлажнення на элементы плодородия почв. При этом, однако, следует учитывать высокую потребность кукурузы в калин п мобилизующую активность ее корневой системы в-отношенин этого элемента питания. , ,

Карбонаты кальция н магния оказывают - существенное влияние на содержание иодиорастворнмого калия. Рлзруше-^нпе карбонатов соляной кислотой резко увеличивало переход /калия в водную вытяжку (табл. 3).

Сущность влияния почвенных карбонатов на ловедейие доступных форм калия в описываемых почвах, вероятно, заключается в следующем. Карбонаты кальция и магния, как нз-

T а б л ir я а 3

Влияние почвенных карбонатов на содержание водно pao коримого калия

Суммарное количе-

Содержание кар- ство KjO 1 н мг >и 100 г почт) i 2 у _ <и с ^ CI O s~0 " 2

Л о ч а л Глубина бонатов (СаС03) к ч ■и — О Е: х < U Ч ЛИ ffi ó i- S с: а £

в см в % к as _ о Й X Z и О — э g a s " о

весу почвы ч в SF* С, а« ~ О- к ¡3 HSaHÍ- 2 sr ni 3

5= с а, м ь; \i к —

Северный обыкновен- 0—20 2,5 39,7 250 6,5

ный серозем 130—150 12,5 3,8 231 00,8

Серозем но- луговая 0—25 35.0 31,0 96 :i,t

темная 60—75 67,5 16,0 134 8,4

Серозе м ио-лу гов а я 0—20 не опреде - 31.1 JOS ,3,4

сред: [ссо.тонце в а т а я 130—140 лилось 3,0 77 25,6

Северный светлый 0—20 7,5 4-1,6 363 8,1

серозем 90—110 15,0 1,6 177 [10,6

Стэроорошаемьш серозем, 0—20 не опреде- 16,7 240 н,з

Южная Киргизия 100—120 лялось 6,8 79 II,6

х—Содержание КгО в водной вытяжке через 1, 3, 5, 1С суток (йумма>.

вестко, являются трудпорастворнмыми минеральными соединениями и не обладают способностью поглощать катионы-Следовательно, они не могут фиксировать катионы калия нз-почв и удобрении и переводить его в недоступную для ра- / стеннн форму.

'Вместе с тем карбонаты кальция и магния придают почвам щелочную реакцию, что создает неблагоприятные уело- , вня для выветривания первичных калийсодержащих минералов. Карбонаты в этом случае оказывают довольно значлтель- / ное косвенное влияние на доступность калия растениям. Кро- , ме этого, карбонаты цементируют почвенную массу, образуя ' карбонатно-глнннстые агрегаты. Таким образом, присутствие-карбонатов в известной мере затрудняет переход калия из-труднорастворимых форм в легкодоступные, пригодные для нормального питания сельскохозяйственных растений.

Окисление гумусовых веществ перекисью водорода в большинстве случаев увеличивает содержание воднорастворимого-калия. Наличие гумусовых веществ в почвах, как правило, положительно влияет на их калийный режим. Калий может поглощаться органическими веществами, входить з их структуру. образовывать оргапо-минеральные комплексы.

Как показывают полученные данные (табл. 4) з более гумусовых почвах влияние этого вещества на содержание воднорастворимого калия более заметно, чем в почвах со средним и особенно низким содержанием гумуса. В первую группу почв входят горные черноземы, а также пахотные горизонты светло-каштановых и се роземно-луговых почз Чуйской долины. Во вторую группу — почвы с содержанием гумуса менее 1 —2,5% от веса почвы, природа почвенного калия которых, главным образом, определяется мнггер алогически л их составом, а не гумусовыми веществами.

2. Прочность связи калия в лочвообразующнх минералах I и горных породах

Валовое содержание калия в наиболее распространенкых. мнпералах и горных породах колеблется ог 1,6 до 4,3%. По' прочности связи калия, извлекаемого последовательными водными, углеаммопийнымн и солянокислыми вытяжками-для изучения минералов II горных пород установлены ряды, характеризующие минимальные н максимальные значения этого показателя. Так, например, ло данным водных вытяжек-

Т л б л и и а 4

Влияние гумусовых веществ на содержание вод нерастворимого калия (К:0 и мг/100 г почвы; числитель бея удаления гумуса, знаменатель —

с удалением)

Почва, местоположение Глубина, си Гумус от веса почем Извлечено К:0 последовательными годными вытяжками в разное время

1 сутки 3 суток 5 суток сумма увеличение (+), уменьшение (—) к-вл К;0 к исходной почве

Горный чернозем, При- 0—20 0,7 25,2 17,2 14,1 50,5 +30,2

неси ккулье 18,1 23,0 51,6 92,7

30-15 3,2 0,0 6,7 5,3 18,0 +38,5

28,5 20,0 (1,0' 5В,5

Светло-каштаном я. 0-20 3,3 3,2 4.2 2,4 9,8 +30,3

Прннсеыккулм; 21,0 8,3 11,0 40,1

00-70 0,9 2,5 4,3 2.1 9,0 + 2,8

4,3 2,8 4,7 11,8

Северный обыкновенной

серозем, Чуйская до- 0-20 2,5 14,7 10,7 6.3 33,7 — 4,6

лина 16,6 0,7 5,8 29,1

Серозем но-луговая тем- 0-20 5,0 12,1 9Л 5,3 20.8 +27,5

ная 35,0 11,5 7$ 54,3

Сероэемно-луговая сред- 0-20 4,2 9,8 9,1 7,4 26,3 +23,5

несолонцеватая 31,а 15И 8,7 54,8

ионы калия" более прочно связаны в лёссовидных породах,, траншах, гнейсе, песчанике и менее прочно в амфиболобио-титовом гнейсе, сланцах. Биотит н базальт занимают промежуточное положение между этими двумя группами.

3. Прочность связи калия в почвах !

Изучаемые почвы обладают различной прочностью связи палия, что доказано с помощью девятикратных последовательных. водных, углеаммонийных и солянокислых вытяжек. При этом получены данные абсолютного -количества калия, извлеченного из почв различными растворителями в мг па 300 г почвы и выраженного в процентах к валовому содержанию калия.

Прочность связи калия в изучаемых почвах характеризуется частью валового содержания калия, перешедшую в вытяжки и представленную рисунком 5 (А, Б и В). По сумме калия во всех последовательных водных вытяжках, которые наиболее реально моделируют почвенные условия, изученные почвы образуют следующий ряд в убывающем по прочности связи калия порядке: сероземно-луговая темная почва — горные черноземы — светлые сероземы — сероземы севереные обыкновенные — сероземно-луговые среднесолонцеватые — светло-каштановые почвы Чуйской долины — светло-каштановые почвы Иссык-Кульской котловины — сероземы староорошаемые.

По сумме калия из всех девяти последовательных углеаммонийных вытяжек установленный ряд почти не изменяется: сероземно-луговые почвы — горные черноземы — светлые сероземы — северные обыкновенные сероземы — светло-каштановые почвы Чуйской долины — сероземно-луговые среднесолонцеватые почвы — светло-каштановые почвы Ис-сык-Кульской котловины — сероземы староорошаемые. По сумме извлечений калия солянокислой вытяжкой все изучаемые почвы образуют ряд: сероземно-луговые темные — горные черноземы — светло-каштановые почвы Иссык-Кульской котловины — светлые сероземы — сероземно-луговые среднесолонцеватые — северные обыкновенные сроземы — светло-каштановые почвы Чуйской долины — сероземы староорошаемые.

Влияние окультуривания на прочность связи.калия изучалось на почвах сероземной зоны. Интенсивное использование

Рис. ё. (% к валовому содержанию калия)

Fue. FT. (•% к- валовому содержанию- ыгклан'я) этих почв в земледелии приводит к ослабленшо прочности связи калия с минеральной частью почв и к мобилизации его потенциальных' резервов.,'.Однако1-во: многих случаях это проявляется в виде тенденции, что свидетельствует о длительности этого процесса во времени.

Данные о прочности'связи калия'в почвах хорошо согласуются с распределением.калия по резервам.-Общая закономерность состоит в том, что наибольшей прочностью связи калия отличаются почвы, обладающие незначительным непосредственным н высоким потенциальным-резервом калия.

На основе полученных данных об'изменениях'прочности связи калия в почвах возможен долгосрочный'Прогноз необходимости применения удобрений с целью сохранения плодо-

родия почв II ных культур.

ВЫНОС КАЛИЯ РАСТЕНИЯМИ И ОБЕСПЕЧЕННОСТЬ УРОЖАЕВ ЗАПАСАМИ ПОЧВЕННОГО КАЛИЯ

Размер выноса калия по данным полевых опытов кслеб-лется в значительных пределах от 44 до 476 килограммов ихней калия на гектар (табл. 5). НаибольшпГг вынос калиг; (в среднем 289 кг/га) отмечен для лугово-сероземнои почвы. Затем в убывающем порядке следуют; северный обыкнозек-

ный серозем (235 кг/га), сероземно-луговые почвы (185 кг/га), светло-каштл новая почва Чуйскон долины (164 кг/га) v серозем северный светлый (154 кг/га), сероземно-лугсвая £редне-солонцеватая (143 кг/га), горный чернозем (127 кг/га), ста^ роорошаемый серозем (124 кг/г а) и светло-каштановые почвы Иесык-Кульской котловины (104— 108 кг/(га),

Полученные результаты определений общего, 'потерна л ь-ного, ближнего и непосредственного резервов калия в тгзучае-мых почвах (табл. 6) в пересчете на пахотный слоу свидетельствуют о довольно хорошей обеспеченности почв ©семи формами этого элемента. Общие запасы калия з почвах достл-

Таблица 5

Ежегодный вынос калия сельскохозяйственными культурами по данным полевых опытов (в кг/га)

в с £ я Почвенные типы Вьшос КаО

миннмал ь- ный максимальный средний

% *. Горный чернозем 54 2«) 137

2. Светло-каштановая ИОСС 44i 164 Ш

3. Светло-каштановая Ульгу ■Î6 170 Щ

4. Светло-каштановая г. Токмак 99 329

5. Северный обыкновенный серозем 76 3°4 2Ж

6. Сероземио-лугован темная, кол-

лоз Энгельса 112 && 185

7. Сероземпо-луговая среднесолон-

иензгап, колхоз им. Ленина 80 199 1«.

8. JI у го во- се розе м н а я 102 476' 23i»i ^

9. Северный светлый серозем 93 215 t54 '

10. Староорошаем ыГг серозем ÔQ Ш

гагат 85,4 тонны на гектар. Не менее значительны его потек-цнальные резервы, величина которых ,колеблется от 14,1 до 56,5 тонн на гектар. Размеры ближнего резерва калия составляют 6,2— 28,6, а непосредственного (водно-растворимые

2S

п обменные формы) находятся в Пределах 0,52—1,82 тонны на гектар.

Представляет интерес сопоставление резервов калия с выносом этого элемента сельскохозяйственными культурами. Для этого вводится понятие периода обеспеченности урожаев сельскохозяйственных культур резервами калия. Этот показатель представляет собой частное от деления величины запасов калия на средний ежегодный вынос этого элемента в данной почвенно-климатической зоне. Таким образом, понятие период обеспеченности урожаев сельскохозяйственных культур резервами калия выражается числом лет, в течение / которых будут полностью использованы почвенные запасы/ калия.

Таблица 6

Резервы калий в пахотном горизонте почв земледельческих зон Киргизии, Данные в пересчете на глубину 0—20 см

6 Резерв калия в т/га

е Почвенные зоны

рО| % Н общий потенциальный | иепос-ближнлй редстзен-1 ный

1. Горный чернозем 35,6 ■ 28,4 0,2 0,90

2. Светло-каштановая ИОСС 66.2 51,1 14,5 0,52

3. Светло-каштановая Ульгу 68,4 49,8 17,9 0,&»

4. Светло-каштановая г. Токмак 59,8 45,8 13,1 0,9!

о. Северный обыкновенный серозем 73,5 56,5 15,6 1,50

6. Сероземно-луговая темная, колхоз Энгельса 28,3 14,1 12.9 1,30

7. Сероземпо-луговая срелнесолои-иеватая, колхоз им. Ленина 73,3 54,9 17,2' !,[£■

8. Лугово-сероэемная 85,4( 55.7 23,6 1,15

9. Северный светлый серозем 71,0 53,9 15,3 1,82

10. Староорошаемый серозем 65,3 40,5 24,2 0,60

Данные о периоде обеспеченности урожаев резервами калия (табл. 7) свидетельствуют о том, что все виды внутри- г почвенных запасов этого элемента во много раз превышают ' его вынос растениями. \

Так, период полного использования общего резерва калик

Таблица 7

1к|1нод обеспечен нос и! урожаев |>тае|>и;ши калия и почвах земледельческих зон Киргизии

Период обеспеченности запасами калия (лет)

Типм ночи потки ИАтеншшышн блнжшш Иеам^е.итпспниП

минимальный максимальный 1 & у минимальный л г* о к и И« а а. л я Я _ 5 3 2 55 А гт га л 2 С 1 41 а Л та ™ 5 3 2 X Л ^ гз л 2 2 л С 5 и С

1. Горный чернозем 177 658 417 142 526 334 31 114 72 5 17 11

2. Спетло-кашта новая ПОСС 403 1413 903 312 1КВ 737 88 зза 20Э 3 12 7

3. Светло-каштановая Ульгу 402 1487 ЕН1 292 108Й 687 10') 369 247 4 14 0

4. Светло-каштановая г, Токмак 26! 603 432 т 462 330 57 131 91 4 9 0

5. Северный обыкновенный серозем 186 067 576 143 '742, 412 30 204 121 4 19 12

6. Серозем по-луговая темная, к-з Энгельса 109 2Г>2 180 54 125 89 49 По 82 5 11 8

7. Серозем но-лугов а я, среднесолои-леватая 36» 852 610 276 639 457 86 199 [42 13 9

8. Лугово-сероземиая 179 837 508 117 546 331 60 280 170 2 11 6

9. Северный светлый серозем 330 763 546 250 579 44! 71 164 117 8 10 П

10. Староорошаемый серозем 402 750 580 2131 470 339 1« 281 218 3 & 4

урожаями растений для изучаемых почв составляет 180—944,. потенциального 89 — 737, ближнего 82—247 ц непосредственного от 4 до. 12 лет.

Хотя исследуемые почвы отличаются высокими запасами почвенного калия потребность в расширении применения калийных удобрений для различных почв наступит в разное время в следующей последовательности: староорошаемые серо-

■3 ём w, луговю-сжрозе^ ищем ч« <щ 8ИС вйтао - што ксВы е псч

вы Чуйской долины — светло-каштановые почвы Иссык-Куль-ской котловины — с ер оз е м но-л уг о в ы е почвы — горные черноземы — северные обыкновенные — северные светлые сероземы,

В агрохимических исследованиях для характеристики обеспеченности почв калием обычно применяют данные о содержании его подвижных форм. При этом почвы, содержащие / менее 10 мг на 100 г подвижного калия считаются очень бед- / пымн, от 10 до 20 мг — бедными, от 20 до 30 мг — средними, \ от 30 до 40 мг богатыми и более 40 мг — очень богатыми ! калием (П. В. Протасов). В связи с высоким содержанием подвижных форм калия в почвах Киргизии при разработке норм калийных удобрений с учетом потребностей сельскохозяйственных культур эти пределы обеспеченности были до-полпены еще двумя градациями: от 40 до 60 и более 60 мг калия на 100 г почвы (Н. Г. Корнева).

Проводимые в настоящее время зональными агрохимическими лабораториями определения доступного для растений калия используются для составления соответствующих картограмм и рекомендаций по наиболее рациональным нормам, срокам и способам внесения калийных удобрений. Эти рекомендации носят текущий характер и возобновляются через каждые 3 — 5 лет.

Полученные нами материалы к характеристике резервов и прочности связи калия в почвах земледельческих зон Киргизии могут послужить существенным дополнением к проводимым почве Him-агрохимическим исследованиям. На их основе могут-быть составлены картограммы резервов и периода обеспеченности калием сельскохозяйственных культур, разработаны соответствующий прогноз и рекомендации по применению калийных удобрений в перспективе с учетом хи-мико-мнпералогического состава почв н потребностей культурных растений.

выводы

1. Изучение закономерностей распределения калия в поч-вообразующих минералах, почвах н в различных по размерности фракциях было проведено для наиболее характерных почв земледельческих зон Киргизии. По механическому составу почвы относятся к средним и тяжелым, реже легким суглинкам. Содержание илистой фракции {частиц <0,001 мм) колеблется в пределах 13,22 — 31,82%. Установлено, что наиболее дисперсная часть почв отличается более высоким содержанием, калия по сравнению с гру б однсперепымн фракциями.

2. Особенности минералогического состава илистых фракций изучаемых почв состоят в преобладании ¡минералов гидрослюдистой и хлоритовой групп. В светло-каштановых почвах Иссык-Кульской котловины присутствуют также минералы монтморнллоннтовой группы, а в сероземно-луговых темных почвах — смецганио-слонсгые 'минералы. Во всех почвах в значительных количествах присутствует высокодисперспый кварц. Изучаемые почвы существенно отличаются количественным соотношением различных групп минералов в составе их илистых фракций.

3. Различия в химнко-мннералогнческом составе почв служат одной из главных прнчнн значительных колебаний в валовом содержании калия и его подвижных форм. Валовое содержание калия в исследуемых почвах колеблется от 0,63

до 3,12%. Содержание обменного калия варьирует от 22,0 до 81,8 мг, а воднорастворимого от 6,5 до 25,2 мг на 100 г почвы.

4. В почвах земледельческих зон Киргизии определены запасы калия. Наибольшим общим резервом отличаются горные черноземы, северные обыкновенные сероземы, светло-каштановые почвы Принссыккулья (3050 — 3120 мг на 100 г почвы), а наименьшим сероземно-луговые темные почвы (630—1000 ■мг/ЮО г почвы). Потенциальный резерв калия в почвах колеблется в .пределах 498 — 2495 мг на 100 г почвы. Указанные различия объясняются минералогическим составом и степенью дисперсности минералов. Ближний резерв калия составляет 438— 1071, а непосредственный 4 — 82 мг на 100 г почвы.

5. Определение прочности связи калия позволило установить, что она неодинакова в различных минералах, почвооб-разующих породах и почвах. Установлены ряды выщелачивания калия из минералов, почвообразующих пород и почв по результатам последовательных водных, углеаммоннйных п солянокислых вытяжек. Периодическое увлажнение и высушивание почв. несмотря на некоторую фиксацию калия, обычно увеличивает содержание его подвижных форм, что подтверждено вегетационным опытом -с кукурузой. Результаты исследований показали существенное влияние карбонатов и гумуса на содержание в почвах доступных растениям форм калия.

6. Исходя из сопоставления размеров выноса калия урожаями сельскохозяйственных культур и его резервами, определен период обеспеченности калием почв различных зон п иычиглень? числовые значения этого показателя. Это позволило датьдолгосрочный прогноз применения калийных удобрений для почв земледельческих зон Киргизии, которые образуют следующий ряд в порядке убывающей потребности в калийных удобрениях; староорошаемые сероземы — лугово-ссроземные почвы — светло-каштановые почвы Чуйской до-лмны — светло-каштановые почвы Иссык-Кульской котловины — сероземно-луговые ,почвы —- горные черноземы — северные обыкновенные и светлые сероземы.

7. Результаты проведенных исследований могут послужить основой при составлении картограмм резервов и периода обеспеченности калием сельскохозяйственных культур и разработках прогноза и рекомендаций по применению калийных удобрений с учетом химико-минералогического состава почв п потребностей культурных растений.

3-Г>Ы2

33

СПИСОК

опубликованных работ по теме диссертации

Ибранмов Н. И., Кожеков Д. К., Макаренко В. И. Нужен ли калии почвам Киргизии?. «Сельское хозяйство Киргизии», Лг 4, 1973.

Кожеков Д. К., Яковлева Н. А., Кобзарь О. Г., Та раку лова Л., Макаренко В. И. Взаимодействие некоторых почв Киргизии с основными компонентами удобрений. Тезисы докладов Регионального совещания по итогам работы* участников геосети опытов с удобрениями республик Средней Азии и Казахстана. Фрунзе, МСХ Кирг. ССР, 1973.

Л1акаренко В, И, Прочность связи калия в почвах земледельческих зон Киргизии. «Тезисы докладов научно-производственной конфереицш! молодых ученых КнргНИИЗ, посвященной 50-летию образования Киргизской ССР», 1975.

Макаренко В. И. Содержание, резервы и прочность сгязн калня в почвах земледельческих зон Киргизии. Отчет но завершенному исследованию КнргНИИЗ. Фрупзе, 1975.

Кожеков Д. К., Макаренко В. И. Факторы, влияющие на прочность связи калия в почвах земледельческих зон Киргизии, Труды Киргизского научно-нсследовательского инсгитута почвоведения, Фрунзе, 1975 (находится в печати).

Формат 60X841/19. Печ. я. 2,25. Заказ 5512. Тираж 300.

Джалал-Абадская городская типография Ошского областного Управления по делам издательств, полиграфии и книжной торговли,

ул. Токтогула, 24,