Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

СОСТОЯНИЕ ФТОРА В ПОЧВАХ И ПОСТУПЛЕНИЕ В РАСТЕНИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ФОСФОРНЫХ УДОБРЕНИЙ И ФОСФОГИПСА

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "СОСТОЯНИЕ ФТОРА В ПОЧВАХ И ПОСТУПЛЕНИЕ В РАСТЕНИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ФОСФОРНЫХ УДОБРЕНИЙ И ФОСФОГИПСА"

А-28

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ ' РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М. В. ЛОМОНОСОВА

Факультет почвоведеннк

.На правах рукописи ШЕЛЕПОВА Ольга Владимировна

удк 631.416

СОСТОЯНИЕ ФТОРА В ПОЧВАХ И ПОСТУПЛЕНИЕ В РАСТЕНИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ "ФОСФОРНЫХ УДОБРЕНИЙ И ФОСФОГИПСА

Специальность 06.01.03 — почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ

¡диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 1987

И&ч/д -

Работа выполнена на кафедре химии почв факультета почвоведения Московского государственного университета вмени М. В. Ломоносова.

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Н. Г. ЗЫРИН

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук И. Г. ВАЖЕНИН кандидат биологических наук В. С. ГОРБАТОВ

Ведущее учреждение: Всесоюзный научно-исследовательский институт удобрений и агроиочвоведения.

Защита состоится 198.,^ г. в ча-

сов в аудитории М-2 на заседании специализированного совета но почвоведению К 053.05.16 в МГУ им. М. В. Ломоносова на факультете почвоведения.

Адрес: 119899, Москва, Ленинские горы, МГУ, ф-т почвоведения.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения.

Автореферат разослан ..................г.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении, диссертации на заседании специализированного Ученого совета по поч- . доведению в МГУ ила прислать отзывы на автореферат В' 2-х экземплярах, заверенные печатью, по адресу; 119899, ГСП, ' Москва, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения, Ученый совет.

Ученый секретарь cueцналнзнроваиного совета

Г. В. МОТУЗОВД

Актуальность' т емн. И зучошщ содаржшшя фтора в почвах, поступ—"г. ленив ааомоита а растении Ш[о;'г,к, диктуется - интенсивным во—"■ данном сельского1 хо зяйствакогда ожеюдио вносятся Ьначитель- ■ ■ нив количества фосфорных удобрений, содоржачих 1-Л% фтора.Кро- -""■ мо Torof в последние годи' значительно возросло, использование : для мелиорации почв фосфогипса/'тишщегося отходом производст-,ва и содоржаиаго до; фтора"' Цель' работы ' состоит" в изучонил "изменения: свойста' почв и ео . ; -компонентов, под воздействием £~~ионои, 'в ишиишнии :гаакономер-костей' поглощения элемента из,растворов почвами, в использоьа- " йви получешшхдажшх для оцашад поступления фтора"в почш гри использовании фосфорных удобрений и фосфогипса и определения ■ г/ предальнодопустимого содержания фтора ■ в почвах-различного ге-кдзиса-в'зависимости от поступления элемента и растения. " Задачи исследования: X) провести сравнительную характеристику 'методов определения фтора в почвах и растениях; 2j исследовать'" трансформацию. глинистих минералов "под воздействием Р~-ионов;' * 3)изучить основные, мэхшгаэш поглощения' Регионов из растворов почвами различного генезиса; 4):установить^степень загрязнения ■ почв фтором пря^ длительном использовании фосфорных' удобрений; . . 5) оценить поступление фтора ¿ 'П0чви:1фи^мели0рации их фо«1>о- : гипсом; 6) определить пределыюдопустимое' содержание элемента и ' почвах в зависимости-от кшщентрации то!гсмканта' в фитомасса зерновых и овощных культур и сняжония урожайности. .Научная новизна. Установлено, что^количество поглощенного фтора при длительном взаимодействия уйнвает- в следующем ряду глинистых минералов: гвдрог/усковитмонтмориллонит ■>■ каолинит. D hwi-нералах происходит; изоморфное замещение'краевых гадроксилышх '.v групя на Т~-ио!ш с последуюцкм вэакдодействиём с-'а-иминием окта-

1 • . ■ Цен трал wie -

. Г^вдкмг^а ■ - , ■

' Кокове»! отиеса Г.аг-.-ъ

вв. 1£. д.

адрического слоя. Показано , что поглощение фтора различными : .: .*; почвами обусловлено меспв1№фяческой и специфической сорбцией,. установлена преикчгществшшая сорбция фтора кислыми; почвами. Применение в сельском хозяйстве фосфорных удобрений и фосфогипса, приводит к накоплению фтора в почвах. 01феделонпе количественных показателей парохода фтора из почви в растения позволило выявить критические 'концентрации элемента, вызывающие.снижение урожая и накопление ого в фитомассе сельскохозяйственных культур в продолах Щ5К. ■ I -^."'у-Практическая значимость!' Результаты проведенных исследований : дозволяют судитьоб уровне содержания в загрязненности■почв фтором при интенсивном использований фосфорных удобрений и фосфо-. . гипса, служат дяя прогноза поведения фтора в почвах различных ... природных. зон, способствуют провацетш нормирования содержания ,;. алемэнта в почвах техногенных ландшафтов. Провздшшая сравнитель-,ная характеристика.методов определения фтора в/почвенных и рас-тителышх образцах позволила рекомендовать методы, характер«-^ '. эухмшеся большей точностью и производительность». • .• / . Апройаиия. Основные положения работы были доложены и обсуждались па двух выездных шкодаХ-семинарах факультета почвоведения (Пущи--но, 1985, 1986), УШ конференции молодых ученых факультета поч- • воведания {Москва»: 1986), межвузовской школе-семинаре „"Геог^афи-' чвекиа аспекта реализации*продовольственной,программы СССРя(Ир^ кутск, 1986). V-,- •*••/'. "Г.--.••';.'.-'••'.•'• Дубликяпии. По томо диссертации опубликовано .5 работ ¿ ? г Объем работы..Диссортаадя состоит из введения, 7 глав, эаключо-;/ кия,'.виводов,: научно-практкческих рекомендацийсписка литера-■ -, туры (/50 наименований, пз них'.«?^ - иностранных авторов), и приложений. Работа изложена па ^страницах (лашннонисп (текстог 1:

г i. \ . . »w* " ^ ; •' Л1

о,у]'.'Ч'

"•'• вал част» - на. страпкцах)иллосгрирована'30'рис^пшани и coi' V; .'..

v.'. •• ?••' • s^i--''-V,--vu,.,.; .Л .>•;.• .••''••

...,. . держит 15 таблиц. ,.-.:.: ч,'- . ' ,

• • • ■ " • ■■ . ' ; г. / ' V ' ■ • ■ ' » - ~ , . - ' ^ ' V : Г! Í- , t\' ' **

'. ,;.■ .дйъоктшли■ исследований'. послужили почвы и растения много

J : ; ' .. V ' ".V.-.. i.'V , Г^ , 1. '-к'- > ? : ^ " - ^ J -J . ""-'V ' ' ' ' Tl' '

- иия фтора s почвах при мспользовшши в сельоком^хозяйствефбо-^1 . i '

. ■ . т. . АЛПНПЛЧ ' TT Aamilt ЛППЛШЧИптп «ММ(МТ1ПЛММ*1# «ИЧЦЧН*Ж A**1ÍJ»>«> К. *

-.'; ' ";:мроэёш'(УзССР;ЧардвдуУ^ дерново-пад^

. ^ ^-..PaMeHcioiÄp-H ) J ; во ,П серии - дврнош-водзо^стой'о^ль^енноа '

':". . Методы _ исследований. _- Вшчвешшх ' образцах опредадялиJ валовой

;t " çJfa ; мохшшчоский -состою ойщопршттиьго методами;(Лгрохпыичо- ■, ;. ; v сии о iiâTojui лсслолоошшя, 1975). Полученные .г.пшшо овр.чботани мо- > - тодом >йТЕ)матачесж>й статистпип (Дштр;ю»,:1972, Доспехов Д97Э), :

■ , ; , Опиты но сорОш'» фтора тчвалш пртяоли-тиГв статистических . . '.* . • условиях в соотношении, почва ¡раствор' 1:10 при. постЬяиной ионной

. силе и величине pli растворов' ( ju- =0,1 и рН 6,0) в диапазоне яс-j ход1шх колцонтраяпй 2,5-250 мг )3 лочвенних образцах посла ,

' сорбшш било определено содермшшв .подшивних форм алюминия, -

■ леэа и' лромиил метолом отймиой абеорбцшг, (Фнзико-хжипесюш ме- л

■ тоды исслолования почв,Т9БО). Огшти по поглощению Д'тора глищю- -Ч/";.": v тыыи минералами проводили на каолмктго,гидроьусковптз и монт-, -

морнллоните. Исходнио н обрайоташгыв. фторидом натрия (касшцоние " ■'< ;,: проводилось раствором Же/0,44 M : нри;рН 6,7 в течение 4-х шея- ;■' '; ' цеи) образны тюралов" «сслодосади тордачоским, рад-ггокооским и. : : ' 1ЯС-спокгро(1»трнчвсккм мотоламп с целью обнаружения крпстаплохк-• .мичеекпх плменени" и (пли) новою компонента.. ■ Г \ Г-' : 1 '

-У-'С" -^v-, ■■ -, РЕ5У№Ш11 ИССЛЕЖ^ПЗ* . в-ri :

' '. I♦ Поглозенпе фтора глинист»^ шнералакк '••'. •

■ " -Л;- Нроцоссн поглощения фтора почвами и глинисто) минералами

оииснаали уравнением Сройндллха, 'аслольэуя гмпиричвсиу» и лога-'- :"-. •'ркфмичйскую форт урапнетия (рис, I, 2). Накйолтоп сорСцкотюй ' . ■ч' емкостью по отноа-етт к ^-иону o<iná3an »üiiítícph.í'jioiíht (iiadjTca-; ' ,■ k«i:í{ сорбснт)* что обусловлено фг.зтссмяь?, сулоам захвата воноэ*' -, " ' на большой площади (за счсгувносшей и'снутрикрпстажшчесйой (ра-f--1- лиус'Р" равен ,1 i53 А, нажпаштное расстояние в шнтшриллондтэ .-1 9¿4-2I,4 Л) поверхности)« Для каодвпкта li гидро^сковита всроят-' : ность ланного процесса утленкдела,- хотя л v lie ксключона, особен— V . по за счет физической аассфбгли ):рк мехиакоти^м каЗухакии."- На- ' -

- Л Рис.-1. Изотер сорбшш ^-иона каотшлтом(1); п!Дромуо-' ' ковитом (2) п монтмориллонитом (3). . - . ' . .; ; "

ряду с физической сорбцией проходил анионный обмен ОП-Х'рупп на-< С~-И0ны; "иОТОриЙ ОПрвДОЛЯЛЯ ТИТрОШИШОМ ШЛОЛЯИИЯХСЯ 01Г"-ИОНОВ ; , ■■

■ : 0,01нНЮ1 Наибольшее.количество 01Г-ионов выделилось при сорб-* "-■-, иии фтора монтмориллонитом. С увеличением окристаллизованности -¡' , ] х. ¿шералоп й величины р11 равновесных раствором уменьшалось коли- -/'..■ чество освобождающихся Ш-групп. • - .• '. .•'- • > •*•'• . >..

■Количество поглощенных 3?~-иоиов зависело" от кислотно-основ- . :; ' ного показателя раствора ($1). Все минералы поглощали больше £ < ' из раствора со слабокислой средой (рН £«5}. Обнаружена положи-;;

тельная связь мояицг количеством поглощенного фтора и удельной по-.У у} ¿ерХНОСГЬр'мтфр^^^

; поглощения, рассчитанного 1 па единицу • поверхности (г/и^);' иэ ми-; ' г неролов выделился каолинит*. Больэая реакционная способность"'/ < • ' -

каолинита мотет быть связана с большим по сравнению с монтморил- J - л снятом и шдромусковитом содержанием функциональных ОИ-групп яа вдшшцу. поверхности,-способных замечаться Р~-ионаш. '

-; Поступающий в 'почву фтор снособен при трансформации и де-.' струкции включаться в кристаллическую отруктуру глинистых мкне-: ралов, при этом наряду, с изоморфным замощением ИГ-иоНов на • яояы происходит взаимодействие элемента с алюминием октаэдриче-J--' : сиого слоя с последующим разругаенлем минералов. Для дйапсости-.: роваиия данных процессов исслодовались исходные образцы минера- .;■■■ лов (в дальнейием они.обозначены: гпдромусковит - Г-1|'-каолинит- ' < K_i; монтмориллонит ~ M-I) и Образин после 4-х месячного настан-! гания с Р"-ионом' (в дальнейшем гидромусковитГ-2, _ каолинит - *■

' К-2, монтморилл<жит - М-2), Количество поглощенного фтора в . .. . ; образцах составило t К-2 - 0,62 мг-ят/100 г, М-2 - 1,91 мг-экв/ . л • 100 г,' Г-2 - З.СЗ мг-экв/100г."' . • . У \ "

" ;• НроведошшЯ елалмз тершгракм,.'ронтгенодифрактограмм и ИК-спектрограмм образцов каолинита K-I и К-2 позволил предположить ■ ; , "■'■>. изоморфное замещение краевых сяг"-груга1, связашгых с AI октаэд- • рического слоя; на Р~-иош. Однако полученные результаты ста- .. • ■■;тистически не значимы при вероятности 0,90.' , , *

: -v . * ■ в .монтмориллоните - поглощение фтора наряду & вышеуказанным .•; '. механизмом обусловлено специфической сорбцией Р~-иона катиона" : кив ыожпакотном пространство. О вероятности данного процесса • ■ ; свидетельствует увеличение потери, веса-(на.1,5^) ¡при. первом-ш-,^ :. ^ ■U дотормическом аффекте. (150° С) iia дифференциальной термограмле . . j ' образца М-2, появлонио полос поглощения IC40 ct*~ и 3400-3440 см~/ , '' : приналлеяапрос деформационным и валотным колебаниям адсорбиро-..."■"J ванной:воды, и адсорбированному'вецзстру, в частности, фтору, : : координированному о обменными катиона!®! в межпакетном нростран-г

ство (Ляттл, 1969). Сравнительный анализ рентгенодифрактограмм ,, ' прокаленных образцов М-1 н Н-2 покадаа увеличение интенсивности' рефлекса 9,61 А (I порядок) у образца М-2,. что может также ет>и-■'■" детельствовать о присутствии'фторидкых соединений в межпакатном . простри^тво,' "л ..."">■.;;'.':' 1'

- : ' : а гадромуоковите Р"-иош вызвали наиболее существенные из- '■■-' мененкя кристаллической структуры; произошло взаимодействие эле- ; мента с А1' октаэдричоского слоя с образованием новогЧ) труднора-.'■." ' створнмого соединения (криолита Млл) при первичном яэоморф- ■ ! * ном замещении 01Г-групл на У-иогт. О чем свядотадьствует появге-нив на дафферонциалыюа термограмме образца Г-2 новых термаче- - ; ских эффектов при С55 аЮбО0 С, наряду с термическими эффекта- ' , ш, свойственными собственно хидромускоииту. Однако на рентго- . " .':■■,■■ иодифрактограмме данного образца отсутствовали новые пики, хотя. / ото может быть связано' с рснтгвноаморфгшм состоянием криолита* ';

■■"'"■■ 2. Сорбция фтора почвами '.;'-■/■ 'XУ

■ V; ■.

. :. В.(чернозеш*-красноземе и Д1Ю почве в области низких кон-;^,:;центредвй Фтор, практически полностью переходил из растворов в ; -'..•' • ■: *. сорбированное сосюянио (процент сорбции около 100^) (рис. 2). ч • По мере•заполнения наиболее.активных сорбциошшх мест Фтором .'■ ; наблюдалось заметное ушньшение-поглощения "элемента (увеличение . исходных концентрата в 100 раз снизило.процент сорбции 5~~иоков ! л ■'■ • (ДПО и красноземом до 40%, черноземом до сероземе про- ■

■ V цонфорбции в точение эксперимента был практически одинаков. Хо-тя,изотерма сорбция и'разделилась* на 3 линейных участка , ко:ф|>и-ч) , ' . циенты корреляции между £ох/т я ¿¡С для каждого отдельного участ-> ' : ка и изотермн в целом близки ( ^ «0,993, -£<±0,988, ^«0.998,':'/ • '4 "■'}.• Это; видимо,связано*'с наличием одного типа от-' *

Piioi 2. Изотермы сорбции £~-иона почвами; : чернозем - Ij '-у.-.\":дерново-подзолиотая окультуренная - 2;' серозём - 3Jу:-;"■* './■■' ■■■■ краснозем - 4.' ■.■■'■■-.х-,,■.'■■ '■■■■v'.--;■■ '

'Ря:

..г ; Ï.....т • "7 Я. г. ' --W- V-;:'. :;v'\■'.-■ЛЧ^"' • *

; -Г- . Л-..-; * * . • ;'• • • If Cfàt*.

". • . .Рис» 3, Изменение :величвды ^равновесных растворов тгри / адсорбции Р~-иона черноземом ( I} Íверново-подэолистоЙ - lf )-\.г\ ■ .окультурекной; < 2 ) ¿ сероэешмЫ,К1ясноэеюм(4 ). , '

. i. -, Ь ,• [

носителыю однородных сэрбциошшх МОСТ - ГфИСуТСТПИОМ в ДОННОЙ . ■■'■ -. почве' карбонатов кальция; Рассчитанные с помощью регрессионного . . анализа константы уравнения Фрейидлиха тагско свидетельствуют о ' предпочтительной сорбции мпфоколичеств фтора во всех" исслеяу-.■ емцх ночвах»■■ ■!■.-. "■';.': >■*■*-.. ' < . ,■

• Основными механизмами связывания ионов фтора почвенными >. . .-..■■ компонентами является неспецифическая (анионообшпная), и с пени. фичоская • сорбция. элемента. Специфическая сорбция включает в се-- -бя совокупность таких сорбциошшх процессов, как хемосорбция ' . ; (образование кокллоксных соединений фтора о гидроксидами алвми-

ния,.железа, кремния й т;д.)} образование трудаорастворимых сов, V. диненкй типа фторидов и фтор^осфатов кальция; изоморфное заме- .V. ■ - . ¡цоние ионов в Кристаллической решетке почвенных глинистых мине- ':.. .V;'. ■■'■'■.'• ралов, ' ■ ■ ■ " ■■'■...-.- - ' /■ .:. -Л;-1:'Л■../;. ■■'.-{:■'■

V -. Во всех исследуемых■почвах -присутствуют; все шшеуказаннна; -у'^. -у' •'процессы сорбции фтора, однако в-каждом конкретном типе почв у..;'.. '), можно выделить доминирувдий механизм сорбции, что является весьма важным в виду различной прочности фиксации . элемента и,'следо-- • ^ " , вательно» разной доступности фтора растениям. • • • -• : . При сорбщш Р ДПО.почвой с увеличением исхода« кснаентра-

;ций олеьюнта (следовательно; и -Сра1)П) нг^людалось увеличение . \ . {¿I равновеошх .растворов (рис.З>; :Эта зависимость линейна (два : . линейиых участкатангонс угла наклона равен. 0;72. Сорбция

■. дшшой почвой обусловлена, в основном, обменом Р* и 01П-ионов

в плотной части двойного электрического слоя коллодцгой .частицы ' 1 ;и взрмодействием фтора'с гидроксидами А1 и Уе1 обменом с

V; группами кристалляческой решетки минералов: (роль этих двух :реак- . -: .'-'. ций.не столь значительна). Ведущая роль анмонообмонно'й сорбции -. V ■ фтора ДПО почвой подтверждается увеличением сорбции "элемента "'•;'; ' .

• Н-насиценпоЙ формой ДНО почш по оравионию с нативным.образцом (рис.' 4). Константы уравиония Фрсйндлиха для Н-форг.« и натйв-ного образца ДПО Дочвы.соотвэтствошю равны К=87,23.и К=17,254. Хотя К и является усредненной величиной, но все жо дает.Ходяче**; ; ■ -.: ственлую оцонхуслл сорбции;";Б области ¡высоких концентраций.!! . • нарядус ецшошшм обменом, происходит фиксация- фтора алюмииием . й железом,'; о чем. свидотельствует 'разделение' логарифмической, изо-терш 11-формм ДШ и !Т>афика зависимости рИ-Ср^, "а 2 лкнойних • ■ ■ участка. • .-••••• ^у-'У.^:;■■-: ■ ■:.-■

- " В Д1Ю почве роль обменного Са в фиксации Р~-вонов незначит _ : тальна: увеличение исходной кошентрации .фтора а 100 раз вызва- ..V ло снижение-активности Са?* в равновесном.раствора на 3*9.10~^М, ■ .-■ '■■;, это количество кальция может связать^.О^КГ^Л Р" (14,7$ от об' щего количества поглощенного фтора). ' ■.": : -- ■ ' ■.'.;В черноземе:роль реакций анионного обмела и сир-конов ■ не является доминнруюцим механизмом сорбции фтора: увеличение :, ;; концентрации фтора в 100 раз прнволо к увеличению рН с 6,58 до . • • -7,05; угол наклона регрессионной линии не значителен (¿рЛ »0,22),.Насыщение'ППК чернозема.;водородом в'области низких кон-..;,.;' центраций:на-привело, к увеличению'сорбции-- она на уровне сор>б- -■-V-; ; ■> ции ■ Р нативным. образцом;-: величина • рН равновесных растворов в • •;•';

данной области не изменялась. В области высоких концентраций по- ,;. . глощение фтора'возросло; что обусловлоно образованием комплексов Р~^юнов с гидроксидами кремния, железа и алюминия, очень ' ; "устойчивых в кислой среде и при общей активности Р~-вонов более '' Ю~%. Следовательно, для чернозема в меньшей степени, -чем :для>.-'' '■>: ДНО почвн, характерны анионный обкен и комплексообразование ; , ^ фторалюминатов; и фтор^ерратов. V 'V;у-;; /.Д" ^. ,. ; • За счет.снижения активности Са2+ в черноземе поглощено 1,3".

'■"'Л.-' ■-".'- " ■- ■ - *

фтора, т.е.' 36, от всего поглощенного фтора; Хотя сорбция Фтора Са-насьпцошшм образцом уменьшилась По сравнении с на-тивным образцом" (в среднем lia 12-14$), но "поглощение фтора на' фоне высоких концентраций кальция- не стабилизировалось, что указывает на дальнейшее образование. труднормтж>римых,соединений фтора с кальцием (рис. 4)/ т.е. для Чернозема более характерен данный механизм сорбции /элемента/• : '.;'>,,'■:■;'■. ■ -..V"''i'-'."'-'-' ■ • В краснояоме при низких значениях Сраш(1 Ю-5'- 4 IO-5M) ••• фтора рН : равновесных растворов не изменяется« С увеличением кон-' цонтрации фтора идет линейное'увеличение рН. Механизм сорбции .алемента -красноземом в области ни эких, концентраций обусловлен реакциями s комгиш ксообразо вания 5~-ионов с ио нами ' Alfv ( при ; кон- ■ цонтрацки. возможно образование растворимых комплексов .

Al^f-251Л1Рз). (fà* г« А, ^1985). ; В даль- ' нейшем с ростом равновесной > концентрации фтора•происходит не-специфичёская фиксация элемента-компонентами твердой фазы почвы. За счет . снижения;активности;Са-в равновесном растворе в■данной -, почве поглощено' от общего, количества сорбированного фтора.

- Для серозема карбонатного Нами была выдвинута гипотеза об : ' однотипности. йорбшю1шого „механизма фиксации фтора - ораждение > труднорастворилшх. сЬеди'не!иЯ элемента. Ц течете экспоримо!»та ' величина рИ равновесных растворов не изменялась (рис. 3).- Одновременно следует отметить, что высокие'значения рН, характерные ' , для./сероземов;1 привели-к; уменьшети сорбционной способности'данной почвы 'по отношению к* Району./.' , . • ; ; " Для детального, изучения механизма поглощения Е~-ионов серо-' земом были сняты изотермы сорбции'Р карбонатом кальция и смесью 'карбоната я сульфата•(10$) кальция (ряс! 5). ;'," Фтор'в области " '.низких, концентраций карбонатом кальция не.', поглощался толькопри

' v-.■ Y-Y-Y - - 13 - ■ "-"Y-V 'Y 'YYY4

уводичениа концентрации с 25 до 250 мг/л наблюдалась неэначи-тельная сорбция элемента^ изоторт, сорбции'разделилась на два ■■ Y : !.. Г-. лилейных участка» Точка порогиба изотерми совпадает с точкой раз-"

'деления П и Ш учаагкоя■ сорбции P"-MoiioB сероземом» Сорбция фто-* " ; ра сероземом в области высоких кощентраций элемента подобна

сорбции У; карбонатом кальция. ; Она Несколько выше; Что.и следова- ; ло ожидать, в следствие дополнительного влияния обменного каль-' • . пня, присутствующего а почвз". • Согласно расчетом активность Са2+ Y" . 1 ■ снизилась на 7 10"*%, это количество Са^4 можот сорбировать 1,4. ' : фтора" (ЗД? от всего сорбированного количества элемента), ■ ; ■ ÇaCOg сорбировал 1,1 10~Цл фтора (5IÎ). Таким образом второй ■ участок изотермы сорбции фтора серозёмом обусловлен сорбцией еле-.. ■ мента обменными основаниями¡ ; а третий - поглощением фтора СоСОд. ' Во всех почвах при'содержания сорбированного фтора более ■ -

/ .500 мг У на кг почш произошло увеличение содержания.подвгогашх ;;форм 'алюминия, железа м крешия^чтз свидетельствует о разрушв-, " Y- ■' нии алют .то силикатов в почвах. Данной накопление является олвдет- Y . 'вием слодувдего процесса: • j'^'i-.V' -" V^'1' Y'^'-- YY>Yr

'/}■;.'?;■ Нарягу с образованием криолита возможно образованно в почвах . ■ ' '■/V: со единений = типа ^ t/^V /^Ci ^ 'M i ,1 ; хотя V

• существование данных соединений практически не доказано, • Y ■ ,(.■'. Si Влияние - длительного использования фосфорных удобрений v»

."¡: V■'■''* г на содержание фтора в почвах : • -v Y'

'. ^ » : За годы опыта (1Э58-1934гг) "йод "-различшэ, культура било ;>:Х / внесено IG35 кг Р^О^ на 1га. ; Содержанио фтора d удобрениях в '..yy*. , ,■■:■среднем составляло РСДЧ:,5£,' üa годи опита ¿ У

■ Y : почву было внесено.на варианте Рсг-98,1;кг V на} 1га (32,7 мг/кг) ' " . rià вар1!ант'о;Рсд-61,3 кг/га' (20,5 мг/кг),' на иариянте Р^- • .' -.;.•'

" ;■."■■' ':■: Ь. Л;-.'V-1.: о ■"'■.'; /.Таблица I*

Содержание общого,' водорастворимого' (1^),'.1шслоторастшрикого подвижного (Рпода) фтора в почвах и общего'фтора в растениях, полевого огата, кг/кг

'.^Варианты опы-в глубина :;-■■ отбора -образ-' лов, см . ■'■ Нё77В5СТК03аШГ ¿\ ^04 - • - -"■'-■ Известкованный Фон-'-' ■-

'р0бщ: :.годв в рас-"' ттшяг; ^общ '%С1 р .поде в рас-' гениях :'

;-'"■ г : 0-20

Контроль-:20-40 ;

[¿-^'••У'. 40-60-

• »Л»-1 ''' ? I -• • ? - А"

. :. ;- о-2о

. • 2040

•Д';.- 40-60-

■ ;;; Л* 9-20

• 100; 8,3

/175 "'в,А

':.' 182 :'.''. 8,4:

182-11,2

'.195. 15,3-'199' 15,8 215 :16,0

.199 11,6, 1£3 • 11,0:

:; .0,7 .• 0,7' . : :/,

• 0,7 '. 0,8'. ' / .'0,6 :0,9 " 5,4.

Э^ХД^'Ш:

• 1,9 1,1:. 5,5 ••/ ■ 2,0 Г1,Х . : .

^1,0 '1,0 : 5,2 ' •

0,8 0,7 '5,5 :

163/

мео'

185

195.

205 ' 200 : 220 ;

198 :

165

• 13,0." 0,8 \ 1,2,

'•13,7. 1,3 "1,3 3,9 •'

13.91. ;Х,Ч '. Г,3 . • ' ;

16.7. 1,5 '1,6 6,6 .

-21,2 :

.21,9'. 2,5 1,6 ' : 6,6 ' "

. 22,1 2,7 '

17,4: 1,8:.1,6 • ;б,8 г

'13,6.. 1*,5'. 1,3 . 4,1' •

'V;

— — .

130,8 кг F/га (43,6 мг/кг), .-'••; '

: ' Па пеизссстко^шом Фоне опыта содержание всех форм фтора >> . меньше, чем'ваизвеотвованном (таОл. I). Общее содержалие фтора ! - d почвах статистически значимо;на ;различается. * Б кислых дерново-v ; подзолистых почвах-основным шхазшзмоглфи Ксации ?~-иона являет- ' j ся нэспеш1фК1Гскал (анвонооб»,«энная)_сорЫия. Энергия бвязи ;;.- | иона с Ш1К почвы.невелика, поэтов при периодически продавцом ! :водПоь1 режиме характерно выщелачивание фторавни^ по профилю.Наб- ; . лвдалась теадешмя'К нёкотор01ду;накош1шшю tна" глубине "40-60см.\\ ! : Этосвязано «.изменением ^хшшчвского; состава почв: верхний на- ( хотный горизонт имел 'логкосуглкн«стиа,"а нижоложа:ци9 горизонты I - средне суглинистый механический состав. Увеличение содержания ..;; илистой фракции. спосо0ст1зовало ^ дополнительному закреплению F ■. { V почвах; у*:-; • ■/:■■ '"*■': ; ■'■■ .".X';.;;.'■■-"-"'' ;:v''■',-■;■

. Максимальное содержанке подвижного фтора на варианте Р^р ■'■ : свидетельствует" о наибольшей, вероятности негативного влияния Р . ' V > на растения при длительном использовании этого удобрения'. Одна- ,

' ко определение обдого содержания фтора в растениях ячменя не • "Показало значимо го' иаюйй1шя элемента:; содержание' V врастени- : /;:"язс вариантов опыта на'. уровне ^контроля'.1 Па ^вариантах' опыта на ';

известкованном фоне; в растениях ячменя .отмечено некоторое ■ наиоп-; ♦■'ленив .'.элемента (на 3 мг/кг.. сухого , вещества) по сравнении с конт- г ролом, . ко. это накопление в пределах ошибки опыта. Применение ■■• ', обесфторепного фосфата; привело к; некоторой, увеличения,-содержа- : * ^..ния % п ^ Рцгт в почвах (общее • Ьодержанио 'Фтора'' в данном удоб-',;,;реииа составляло 0,25--0,УОД),' однако оно статистически не дос- .. ::"'■. • товбрио' при вероятности Р=0,95. X V:'.. ''

;■ 4. Поступление фтора в.почвц и растения 1фи использовании ' ;■,'..-*■фосфогипса для мелиорации почв V. -"л

' • • В условиях вегетационных опытов издалась эффективность . ррименения фосфогипса в сельском хозяйство для мелиорации засоленных и кислых почв; и как фосфорсодержащего удобрения (та!я.2).

■ Таблица 2

Содержание фгора в шчвах вйгетацйошшх.опытов о " ■'/.'■■;И : ' фосфогипсом, мг/кг •

■ .'..'- Варианти опытов;. , Общий.

г •• Вегетационный опыт I , ; ^ч-Г

.Д. Г' Л/" Контроль- ■ • 245 • - 18,3 ••"• 0,05 - "--

л^ г-г- !.'ФОСфОГИЛС" - : .„ 265.. ■■■ 2$,3 ... 0,35 „ .

! 240 18,3 ; . ; 0,60

• Вегетационный опыт 2 ,„\"

". контроль ' • , 310 ■3,9 ■ 0,60

"Фосфогипс №1"; 318 .5,2 " ' 1,20 . ' "

Т-/ '"--' V1 .,'ФОР5огйпо1'№2.*л'7V"; . 321; ••• 5,8,. : 1.32

. - Вегетационный опыт 3 • •- - . • :•./- .. ^ ?■ •. г. •. ' ••••.•

-V ' » '.' Кислая почва'*..'■ • - ч' у* ', ^ ,-Л, / ••

-■ " '."Контроль,;' ' />.. 160- . 17,3 • ~ • о,7з л*:?;*

."Кзвестыфоо^эгипс" . _ '• 184 \ 26,5. ■ .1 ¿ 90 ; .

Слабокислая .почва ^ •■ Л, • • г.••' У-/ ,

' '-'. • Контроль - :: ■ ,170 „'-. ' 11,8 0,54 ;;;

-'■ ■ "Известь + фоофогипо1' 195 . ' 1б;Э • 0,65

. Общее содержание.фтора в фосфогипов ■ вегетационных 'Опнгов й I- к 3 '•'составляло 3,7$, в вегетшЫониом опыте"2 -фосфогипс №1- 1,1955 Р. фоофоптс *2 - 3.76^ ' ^ •'•• ->'!'.-'>':

I"; -!; При однократной мелиорация фосфогипсом 'васоленных почв с до4 .' зов внесения до 15 т/га'в почву попадает 57 кг Р на I га (вегёга-

циошшй опыт 1)^.;.Это'влвчет.некоторое;увеличение общего содер-^ ■7 жания элемента; однако данная теличина не превышает природную ' вариабилыюсть содержания фтора в¡почвах. Одновременно наблюдалось уменьшение содержания 0| что связано. о нёслецифической , . оорбциой фтора при снижении рН Ночвешюго раствора и образова-" . нием труднораотворимых соединений фтора с"кальцием. Содержание фтора в растениях на вариантах с фосфогипсом превышает на 2-Омг-фоновое содержание элемента; это увеличение в .пределах ошибки опита и но достигает 1ЩК, Ьоставлякдой по материалам зарубежных ■' авторов 30-40 мг Р/кг сухого йецества для кормовых культур М-/»-1979) и 15 мг/кг для'пищевых продуктов (Беспамятнов,.1985).

Для мелиорации кислых почв использовались слодутацио дозы фосфогипса - 6 т/га длй кислой и 4 т/га для слабокислой ДП почвы •'(вегетационный опит^З). С этим количеством фосфогипса в почву :

.; попало ¿0,4 и 12,9 кг Р/га. Это повлег<ло увеличение содержания общего й всех форм фтора в почвах, причем в кислых почвах содер-жшше Р более высокое, чем в'слабокислой. Однако Р.в дшшых условиях ^наиболее подвижен и, следовательно, подвержен быстрому выщелачиванию, накопление фтора в ворхних горизонтах почвошюго •' профиля со:временем маловероятно; •; [ Г - ' - Ц

При использовании фосфогипса как фосфорсодержащего удобрения па сероземе карбонатном было внесено Э0,С-41 кгР/га (вегетационный опыт 2). .Это вызвало уволиченке всох форм Р в почвах и ^возрастание:содержания элемента в растениях (контроль - 4,8,. ва-'.рианты с фосфогипсом С;5г7,3 МгР/кг сухого веюоетва). Это увеличено не привело; к накоплении Р в количествах превышащкх ЛИК. . Однако'при повторном внесении фосфогипса угроза накопления ток->си'шых уровней фтора возрастает, в связи'с низкой миграционной •' .^.способностью элемента в данной почве - (фтор' представлен в'виде -*■

фторидеэ1 и фторфосфатов кальция). Раотворишоть 'флюорита в воде (2-0 мгР/л)' существенно, превышает предельно допустимую концент- ■ рацию Фтора в питьевой воде (1,6 №р/л),.Таккм образом; посте- . Пашов7, выживание фтора 'флюорита гфМвадет к его накоплено в без-отточних грунтовых водах, характерных дая'районов Сродней Азии. ' - . 5, Влияние разных кЬнцентрац»5й. фтора на урожай ^ ' ; ч:'.; . '■■', сельскохозяйствен!«* культур. - Д^-;''

В условиях, вогетеаионного опыта при однократном внесении ноков й в течение.I и П года вегетации•были определены количественные показатели перегода фтора из почвы в фитомассу зерношх ;' й овощннх культур в пгароком дпапазоне , концентраций Элемента в почвах й вштлэнн критические конценГрацйМ;., вазйвавщие повреждения растений и"снижение урожая.* ' , . ...- Д..*-'; .*'■ .■ ■■■ : •; Содержание ; 6 почвах • вариантов' опыта невелико и : состав-: ляет 0,2—1*3^ от валового количества фтсра на контроле и 5,6-9,£#'яа варианте У1 (табл..Э); На"ДОЮ-и Д1Ю отмечалось статистически аначимое увеличение IV п в зависимости от внесенного во-личбетва фтора при вероятности;Р=0;95; На ДЛЮ на всех, дозах со. временем, содержаниеуменьшалось .На' ДПО■и черно земе на ма-! •лт^озах содержааиэ^^д^эначино не^ра^чалось в разные 'сроки ' отбора,образцов.- С увеличением - дозы фтора, наблюдалось' уменьйение данной'формы;элемента-со'.

Процентное содержали9.1^1 в почвах вариантов огщтаот, внесенного количества' составляло . 5,, и 37»7-5С,С;£ на контроле * и ■варианте - У1. соответственно.. Во всех почвах' по всом'вариант&м ;•■■'. наблюдалось уменьшение-содержания ¿^¿¿со временем. ' Содершшке •подвижного фтора в почвах^вариантов опыта составляло 0,7-1,на контроле; 14,8-21 ¿055 на варианте Уи Максим&пьное его' количество

5 определено в ДШО и ДПО, поэтоцу на этих/поч^чх' следует ожидЛь

'^ Й-Ь'^' !}• ¡*■■ .с'Ч:';'и ЛД-л: 1,'■¡-•чУ'^Йъ ■■ УД .<V -

• \ . . '-и - '; V::г.;.;.//-"

''наяйолшдэ/умдньтенив уражая растений и накопление фтора в их V',-.. органах. ■:■'■--;/г. . f'-у \vV'' ''

'./. - -На Д1Ю• и'черноземе достоверных различий тяду величиной ' - урожая'зерна й соломы * ячменя и содержанием фтора в" почва не ой- • ■ наружено. Тогда как сШ:жеиио урожая салата с увеличением дозы ; " . \ фтора в дочоях достоверно (на ДГГО,- HCP¿tQg=0,G75r, на'чернозе-

; не - HCPq 0д=0,378).'Иа длно с увеличением дозы фтора.в почве л ! идет ашаениа урожая ячменя líCPg)05=0,340r для зерна Я HCPq Qt$* " ' . . =0,601" для солоны» урозкаЯ салата не был получен. .'•••'• . :.' Данные о содержанки фтора в растениях • свидетельствуют о накоплении элемента с увеличением дозы фтора в почва (тайл. 3); К-'.VВ соломе ячменя накапливается элемента.больше, чем в репродуктивных органах. Содержание фтора в зерне на ДЛЮ на уровне конт- ■.' -; • роля. lia ДНО на вариантах спыаю 100 мг/кг в почпо содержание Р ; : : в зерне ячмошгстатистически значимо отличается от контроля, .В • " салате при данных условиях накапливается' количества Р превыш- '.:■ идке 1ЩК для пищевых продуктов. На чорноееме Накопление раоте-; ииями салата я,ячменя предальной дозы фтора начинается с вариан- ■ • та У." Снижение.порога токсичности в сторону большей дозы связо- ' '.j.?;-1 но с буферностью данной почвы по отношению к токсикантам. При •' повышенном содержании фтора в почво поступление элемента в рао' тения нарастает с упеличонкем содержания подвижного фтора ( -t ■»

• 0,96,^=0,04 для ДНО; t =Ю,99, "!>,cQ,oi для чернозема) и с со- '

• " держанием водорастворимого фтора в почве ( -y =0,98,/»>t«0,03 длЛ ' : ;ДП0 и. »^»»о.ог для. чернозема).' Уравнение регрессии, свя-

* ■■ >. эываицее содержание: фтора; в растениях ■ (у ) и ;:его' подвижных форм . ' ' в почвах ( X ).для ДПО • у =«10,42+'0,49л ; для чернозема"-; ' .•

•'"••''.'•. + 0,7IJC ; Аналогичные уравнения для водорастворимых

■' форм »8,98 + 0,22л для'ДПО и' </»5,0 + 0,26* для чернозо- . С.*'"■■'«¿i '■'....:}■ -С-г.'-;1-'■■-.'*; -'-.: '- .- ; ' V', Ц:,

; - - В различных типах почв .токсичными .являются разпые количест -ва 5Г-иона. в почве.-.На кислых -,эрново-подзолистых почвах в I и Д'год вегетации в связи о .неспецифяческой; сорбцией элемента дос тушюсть'растениям". £"*-и она повышена, поэтому более низкие концентрации фтора губительны дяя растений,' Со временем происходит • спецлфическач:сорбция фтора и выщелачивание;элемента вниз по ',;. профилю почвы в грунтовые воды,, что способствует, сыещени» порога .токсичности фтора н, сторону, болео высоких концентраций. ., ■

' На ДНО почве щш содержашш более-100 мг/кг фтора в солома ячменя накапливалось свыше' 30 кг' Р/кг, а в зерне - 6,0 мг, Р/кг. "В салате. содер(жа1ше- злеш1гта превышало ГШК - 15 мг Р/кг.

. Чернозем представлял наиболее буферную почву по отношению к р~-1юну ,; по повышенные-доза фтора (400-5300 мг/кг) в почве,. не . вызывая внешних' отрицательных признаков, привели: к накоплетио:.-элемента и зерне ячменя п салате в количествах, прввшактегПВК

:. I.;Использование, для;вскрытия: почвенных 'проб смеси ^ А/^Щ:(9:7:3) пря иагреванли до £00°С п для растительных Проб 10 !.1 (550°С); ПОЗВОЛИЛО', ДОСТИГНУТЬ; более .ПОЛНОГО ЛЗ-;

влечения Фтора яа проб.' ' - , . • ' ' . ..

2.. В глпнлетнх минералах поглощение" фтора обусловлено пзо-«ор^ным эшлечеипем краевнх ОИ'-групп на ^-ибпы ^в.кааттште) с :последующи» взаптдействпем с' алгалшшем октаэдрнтсского слоя-с: обраБОвакиен_ новых компонентов .'(в сшаашослойкыхЧзшералах). - В : моитморИчтоните поглощение фтора вызвано сорбцией элемента, ка-тг.опгзх! в межпакот:вд промежутках;. • '"•'.-•'•

Э.. "акскгл.1ы;ая ссрбц11я фтора характерна для„квелых почв, различия .в погло^авдей способности; леследуешг почв связали с ^ присутствием в пг.х сг.е1зфгчесзж сорбкруилях элеизнт'; компонентов

>' <•.'•';•• С:г ^'22'•г-'- "'-,'*; '

•• .... • » \Т ■■; С:-' V; .... ^ iV-v1 ' v :. :

:11. Для вср'х по'чв*характерна itan более "полная'сорбция в области-'низ-; f

» * ких концентраций фтора... . ..-••:••"•;. / - ' к'/-"-

^-VviecKoàj ' сорбция;увеличением,равновесных■концонтрадий еломентv -; •„. <^ ; ' -^^' со^^убтся'.спещ^ичесга' за 'счат обрйзоватщ' прочкых. jtoaajiGriuix1 ■'J' и ксюрллнащюн^аш свлзей с'алшшгием ir желеэом' - \ '■]- - ' ' ¿ ■ ' 5. ^спэда^ическая »^сорбция фтора катиоиаш *, кальция ; характер- ;;

««V ' IIAtlftAillKM МшИ Н1ГЛ1*йМ|ЯН ' h MAllAllllAtt TT" JT WA An 'l • ' ■'

"■. / .'' форм Илшиния; железа к кремния»' что, свидетельствует о деструкции . .„у' . ""

* -г"' Я л7/Лспольэовшшо'различ11ых видов <1юсф0рных удобрений в ус-' '/

'ловиях 1.пюголетнёп>; полевого опыта ¡'(с ■ 1958 - до' I9S4rr j на -дерно- .■ ;ЧЧ: :

„. - -г. •.:.'■•• \ ; ' V' • • * . í .; • > Г,"i^л':!;¿'-Л'- • -'Гг .-• : '>' ;¿. 4- .1

' во-сЬашшпо л золистой .лагкоетгглиняетой почве в Наиболее шипоко* •

•*-•'* жадего-удобрения водот!к'увеличения общего содержания и раздач--?-"%!•.

í b . накоплени9 " алемента в растениях ячменя : и ; салата в количествах; 1

■ V ■ I.. Используемый 13 сельское хозяйство для'мелиорации засо- :

: лешшх и карбонатных ночв фосфопшс должен соответствовать . • ■

ГОСТ (ТУ6-08-207-1) содержать по более О,Эй водорастворимого - ' ".':■'.,'. фтора.;При■ внесении .больших доз фосфогцпса. (болоо 20 т/га) пеоб- . , " •. ходимо' контролировать содоржшшо и поведение фтора'в почвах. Для -' ' .. этих цолей Наряду с валовым определением фторидов предлагаем ис-' ;;. '-' V ' пользовать вытяжку 0,2и. НС1. Одновременно необходимо онредоле- ; -У' ^ иие содержания фтора в грунтовых водах." . ^ ■ : Я; 1 / ■

." 2. Для предотвращения дальнейшего поступления фмра в .сель- ":

.-.' V скохозяКствешгые ландшафты рекомендуем использование фосфорных ,. ; , '-'.:/■■ удобрений с ограниченным содержанием фтора - обосфторенного фос- ' • фата и двойного суперфосфата. . . • . • .' . :

' 3. Результаты исследований сорбции фтора различным» типами почв и определение критических уровней фтора в дерново-подзолистых почвах п черноземе могут быть использованы для прогнозирова-. ния поведения фтора в. почвах различных природных зон и при конт- г .'■■' . . рола загрязиония озфуяающей среда фтором, -■'■■<; \- ; '

" • сшсок рм:от,о!хша{ковл5зщ по теле'диссертации . • •

' I.Поведение фтора в почвах п растениях при использовании 'фосфоритного фоофолшеа в.качество мелиоранта солотсвих коми-' , • лексов." Доп. ШСШ1, 1984,. # ГД 10/0259 (в соавторство с В.И.Ро- ■

• • рнхом; В.Д. Симоновым). . ' . •'. '; '■:. - '-'■!;■■*■■■'.■

..''■;..'.д ,5« Влияние фтора на состояние .ячменя.//Вестн. Моек,,ун-та." .■ , 'Сер,17;' Почвоведение. 198С, V $ 4С^:■ 17-22. (в соавторстве' с \ : / Н.Г. Зцрщпам, С.Д.:,Симоновым).'.: • ■•■ ".■< ■'; ' ■ •• ■;-.'■/■■ ':"

. 'З. Поступление фтора в почву при использовании фосфогипса.' . ■ '/¿Этическое состояние .солонцов и Их мелиорация.Новочеркасск,';

' ; Ю?б. С. (в соавторстве с НЛ'.- Зиршипл, .К.А.'Дэикопич). '

4. Поглощение фторид-нона'почвами./Мат. УШ кои!». Холодах ■■'у!'' ученых ф-та почвоведения. Деп." ШТИТИ; 198С. С.' : "(о соав- '.

' торотвэчс Н.Г. Эыриным). ; ^-.у^.г'

5. Эффективность фрсфогипса при орошении минерализованны-- ; • V ^ • мя водами./Дикпя. в сельском хозяйство! "1907. № 2. С. 113-18. .

(в соавторстве с Ю.Ё. Кизяковым, - II.П. Лаврентьевым) ч ; V

/ .. ■ п. . - ■■'■■,. V 1

■. - -ч ■■

Г,

Л-5666» от 27.11.87. Объем 1,5 п. л. . За к. 2190. Тнр, 100.

Типография МГПИ nitctik В. И. .Чр»»'1»