Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор литературы
1.1 .Калийный режим дерново-подзолистых почв 5
1.1.1. Калий в почве и его формы 5
1.1.2. Роль глинистых минералов в поведении калия 8
1.1.3. Изменение калийного режима почвы под влиянием удобрений 11
1.2.Фосфатный режим дерново-подзолистых почв и эффективность фосфорных удобрений
1.2.1. Формы фосфора в почве 16
1.2.2. Роль глинистых минералов в поглощении фосфора 17
1.2.3. Эффективность действия фосфорных удобрений 19
1.3. Современные представления о влиянии агротехногенеза на изменение минералогического состава тонкодисперсных фракций почв 23
1.3.1. Глинистые минералы и их трансформация 26
1.3.2. Изменение глинистых минералов под влиянием окультуривания...31
Глава 2. Экспериментальная часть. Изучение минералогического состава и фос-фатно-калийного режима дерново-подзолистой почвы при различных уровнях применения удобрений 34
2.1 Характеристика объектов исследования 34
2.2 Минералогический состав илистой фракции исследуемых почв 36
2.3 Калийный режим исследуемой почвы 53
2.3.1. Баланс калия и динамика содержания подвижного калия в почве...53
2.3.1. Формы калия 58
2.4. Фосфатный режим исследуемой почвы 62
2.4.1 Баланс фосфора и динамика содержания подвижного фосфора в почве 62
2.4.2 Групповой состав фосфатов 64
2.5. Заключение 68
Глава 3. Изучение ресурсов фосфора, калия и минералогического состава дерново-подзолистых почв разной степени окультуренности 72
3.1. Характеристика объектов исследования 72
3.2. Минералогический состав илистой фракции дерново-подзолистых почв разной степени окультуренности 73
3.3. Изучение доступности растениям подвижных фосфора и калия дерново-подзолистых почв разного уровня окультуренности 80
3.4. Изменение форм калия дерново-подзолистых почв разной степени окультуренности 86
3.5. Изменение группового состава фосфатов в почвах разной степени окультуренности 88
3.6. Заключение 90
Выводы 92
Литература 94
- Изменение калийного режима почвы под влиянием удобрений
- Современные представления о влиянии агротехногенеза на изменение минералогического состава тонкодисперсных фракций почв
- Калийный режим исследуемой почвы
- Минералогический состав илистой фракции дерново-подзолистых почв разной степени окультуренности
Введение к работе
В современных экономических условиях, когда резко сократилось применение удобрений, почвенные ресурсы фосфора и калия играют решающую роль в снабжении растений этими элементами. Поэтому изучение фосфатного и калийного режимов почв разного уровня окультуренности, доступности растениям остаточных форм этих элементов, их трансформации в почвах имеет важное теоретическое и практическое значение.
Наиболее активным компонентом минеральной части почв, контролирующим их свойства и плодородие, являются глинистые минералы. К настоящему времени установлены основные закономерности преобразования минеральной тонкодисперсной части при почвообразовании. Однако взаимосвязи минералогического состава илистой фракции и изменениям в кристаллохимиче-ском строении глинистых минералов и смешаннослойных образований, происходящим при разном сельскохозяйственном использовании почв до сих пор уделяется мало внимания.
В этой связи представлялось весьма актуальным проведение сопряженных исследований фосфатно-калийного режима и минералогического состава дерново-подзолистых почв разного уровня окультуренности.
Цель исследований сводилась к следующему - изучить особенности фосфатного и калийного режимов дерново-подзолистых легко- и среднесуглини-стых почв разной степени окультуренности и удобренности, а также минералогический состав фракции менее 1 мкм этих почв.
Для достижения намеченной цели были поставлены следующие задачи.
Изучить групповой состав фосфатов дерново-подзолистых легко- и средне-суглинистых почв разной степени окультуренности и удобренности.
Дать оценку калийного режима изучаемых почв.
Оценить потенциальные возможности исследуемых почв в снабжении растений фосфором и калием.
Изучить минералогический состав и свойства илистой фракции исследуемых
ПОЧВ.
В результате обобщения результатов исследований получено ряд положений, обладающих научной новизной.
Установлено, что дерново-подзолистые легкосуглинистые и среднесугли-нистые почвы обладают большими потенциальными резервами в снабжении растений фосфором и калием. При интенсивном использовании растениями этих элементов на слабо- и среднеокультуренных почвах заметных изменений в содержании подвижных форм фосфора и калия в почве не наблюдается. В то же время отмечается снижение содержания фосфатов и калия других, менее растворимых форм этих элементов, что свидетельствует о расходовании потенциальных резервов почвенного плодородия.
Выявлено, что внесение минеральных удобрений в средних дозах (NPK по 60 кг/га) существенно не влияло на минералогический состав пахотных и подпахотных слоев дерново-подзолистых песчано-крупнопылеватых легкосуглинистых почв. При более высоких дозах удобрений (NPK по 90-120 кг/га) в пределах исследуемого профиля фиксируется разрушение слоистых силикатов (в первую очередь смешаннослойных образований) и вынос продуктов разрушения за пределы пахотного слоя. По мере увеличения окулыуренности дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы отмечается возрастание содержания смектитового компонента, а также увеличение доли высокодисперсного кварца в илистой фракции.
Практическая значимость работы заключается в том, что результаты исследований могут быть использованы для оценки эффективных и потенциальных ресурсов фосфора и калия легкосуглинистых и среднесуглинистых дерново-подзолистых почв, а также прогнозирования изменений минералогического состава этих почв в процессе окультуривания.
Автор искренне признателен доктору с.-х. наук, профессору Н.П. Чижико-вой, под руководством которой, в Лаборатории минералогии и микроморфологии почв Почвенного института им. В.В. Докучаева, был проведен рентгендиф-рактометрический анализ глинистых минералов.
Изменение калийного режима почвы под влиянием удобрений
Применение калийных удобрений на дерново-подзолистых почвах в течение длительного промежутка времени в большинстве случаев повышает содержание обменно-поглощенного калия в пахотном и нижележащих горизонтах. (Янишевский с соавт., 1983; Иванова, 1988; Черных 1989; Барсова с соавт. 1991).
Фиксация калия глинистыми минералами почв обусловливает его слабое нисходящее передвижение по профилю; исключение составляют легкие почвы, из которых калий может вымываться. Однако в условиях многолетнего стационарного опыта на дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почвах наблюдалось передвижение калия (до 23 кг/га в год) в нижележащие горизонты и накопление подвижного калия на фоне 63-летнего применения удобрений в метровой толще почвы под посевами сельскохозяйственных культур (Петербургский, Янишевский, 1963; Доспехов, 1976),
В литературе имеются данные и о более существенных размерах выщелачивания калия из почвы. Например, В.Н. Переверзевым и Н.К. Иваненко (1995) установлено, что из пахотного слоя окультуренной дерново-подзолистой почвы мигрировало в нижележащие горизонты до 155 кг/га К20 в год.
При систематическом применении калийных удобрений в дозах 60-90 кг/га на дерново-подзолистых почвах и длительном внесении - 120 кг/га на серых лесных (Прокошев, 1984; Никитишен с соавт., 1994) заметная миграция калия до глубины 100 см наблюдалась только на супесчаной почве. На тяжелом суглинке калий передвигался не глубже 40 см, на среднем суглинке - до 60 см.
Важнейшим свойством почвы, определяющим ее способность удерживать катионы в обменной форме, является емкость катионного обмена (ЕКО). Величина ЕКО изменяется в широких пределах - от 2-3 мг-экв/100 г почвы для песчаных до 40-50 мг-экв/100 г почвы для тяжелосуглинистых почв, что обусловлено присутствием вторичных глинистых минералов, а также гуминовых веществ.
По мнению ряда авторов (Шаймухаметов, Травникова, 1998; Прокошев, Дерюгин, 2000; Павлов, 2001), объективное суждение о калийном режиме почвы возможно дать только с учетом величины и специфики ЕКО, так как ион калия тем труднее обменивается (десорбируется), чем меньше его доля среди других поглощенных ионов.
По мнению Т.В. Карпинец (2000) калийный режим почв, возможно, оценивать исходя из того, что для количества калия свойственно некое устойчивое состояние, характеризуемое определенным содержанием форм этого элемента питания. Почва стремится вернуться к этому устойчивому состоянию после внешних воздействий, вызывающих как положительные, так и отрицательные отклонения форм калия от стационарных уровней. Возможно, при содержании в почве калия, близком к некому устойчивому стационарному уровню, складывается наиболее рациональный режим функционирования почвы как системы. В этих условиях для поддержания устойчивых стационарных уровней форм калия расход ресурсов извне минимален, поскольку почвенная система стремится поддержать устойчивый режим функционирования путем изменения направленности почвенных процессов в сторону усиления использования собственных резервов калия. Вместе с тем, значительный вынос этого элемента питания растениями без компенсации его удобрениями будет снижать содержание обменных форм калия ниже стационарного уровня, уменьшая 1 ф доступность его растениям и стимулируя процессы высвобождения калия из необменных форм и разрушение почвенных минералов. Автор полагает, нежелательно также создание в почве уровней калия, значительно превышающих стационарные уровни. Направленность почвенных процессов трансформации калия в этом случае становится такой, чтобы понизить в ней высокие уровни калия до стационарных. В этих условиях будут усиливаться фиксация калия в необменное состояние, избыточное поступление его в растения и потери вследствие вымывания. . Изучение эффективности длительного внесения калийных удобрений на w дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве (Чебан, 1987) в стационарных полевых опытах показало высокое положительное действие калия на урожай всех культур севооборота, а также выявило зависимость эффективности калийного удобрения от условий увлажнения. Автором установлено, что при выращивании культур в условиях дефицита влаги положительное действие калия возрастало и выражалось в повышении урожая картофеля на 42-52%, озимой пшеницы на 80-85%. - Связь эффективности калийного удобрения с количеством выпадающих осадков, что согласуется с увеличением подвижности калия и его доступности при избытке влаги наблюдали также С.А. Барбер и Р.П. Хамберт (1965), В.В. Прокошев и И.П. Дерюгин (2000).
Наряду с этим имеются данные о том, что при использовании таких культур, как люпин и картофель эта закономерность не подтверждается, к тому же при выращивании зерновых культур в регионах с достаточным увлажнением присутствует такое явление, как вымывание калия из растительных тканей атмосферными осадками (Лукин с соавт., 1997; Никитишен, Личко, 2002)
Обобщение данных, полученных в большом количестве опытов на дерново-подзолистых почвах (Кулаковская, 1990), позволило выявить зависимость эффективности калийного удобрения от содержания обменного калия в почвах, которая выражается в снижении прибавок урожая от внесения калийного удобрения по мере увеличения исходного содержания обменного калия в пахотном слое, и явно проявляется на супесчаных почвах.
Изучение эффективности калийных удобрений на дерново-подзолистых почвах на основании данных опытов, проведенных в Центральном районе, с использованием методов математического моделирования Нечерноземной зоны России за последние двадцать лет были проведены И.М. Стребковым (1990). Автором установлено, что стабильный урожай зерновых культур достигается при содержании в почве обменного калия на уровне 16-19 мг/100 г почвы, картофеля - на уровне 23-25 мг/100 г почвы, а неблагоприятные климатические условия сказываются на урожайности культур, выращиваемых на почвах с низкой и средней обеспеченностью обменным калием.
Эффективность калийных удобрений зависит так же от обеспеченности выращиваемых культур азотом и фосфором. Т.И. Ивановой (1988), в условиях стационарных полевых опытов, на дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах установлено, что по мере повышения доз азотно-фосфорного удобрения положительное действие калия возросло примерно в 1,5-2 раза, что свидетельствует о постепенном истощении запасов подвижного калия в почве, проявившимся под влиянием шестилетнего выращивания культур севооборота.
Современные представления о влиянии агротехногенеза на изменение минералогического состава тонкодисперсных фракций почв
Не вызывает сомнений утверждение, что роль глинистых минералов в почве очень велика. На поверхности высокодисперсных частиц происходят практически все реакции взаимодействия почвенного раствора с силикатными компонентами. Глинистые минералы - наиболее активная реакциеспособная часть минеральной фазы почв (Соколова, 1985; Зубкова, 1989). Это связано с их дисперсностью, особенностью строения кристаллических решеток и широким распространением в почвах и почвообразующих породах. Основная часть глинистого материала в почвах представлена тонкодисперсными частицами, то есть, сосредоточена в илистой фракции, хотя некоторое количество глинистых минералов содержится в составе пылеватых и даже песчаных фракций.
Структурные особенности минералов почвенного ила и коллоидов, составляющих почвенный поглощающий комплекс, регулируют мобилизацию заключённых в этих минералах элементов питания растений, фиксацию таких важных элементов, как калий, азот, фосфор, в том числе из удобрений, содержание гумуса, буферность и многие, физико-химические и химические свойства почв. От количества и минералогического состава тонкодисперсной фракций зависят водно-физические и водно-минералогические свойства почв, способность почв к агрегированию.
Структура целинных почв формируется под воздействием природных факторов, структура пахотных почв значительно изменена и отличается от структур целинной почвы, поэтому длительное использование почв в культуре требует контроля изменения состава тонкодисперсной части почв, так как любые изменения в составе глинистых минералов вызывают формирование определённой структуры.
Для облегчения описания преобразований минеральной части почв разного типа, и различий горизонта одного профиля минералы почв разделяют на группы: I группу составляют полевые шпаты, амфиболы, вулканические стёкла и другие редкие минералы с не слоистой структурой. По ним только после полного распада путем синтеза образуются глинистые минералы. II группа включает минералы, в том числе и глинистые, со слоистой структурой разного типа (слюды, хлориты, вермикулиты, хлорит-вермикулиты, слюда-смектиты, гидробиотиты, хлорит-смектиты). По этим минералам глинообразование возможно в условиях кислой реакции среды и интенсивного промывного режима механизмом деградационных трансформаций и синтеза (Градусов, 1980). Химический состав и физико-химические свойства в первую очередь определяются такими важнейшими компонентами почвенного ила, как гидрослюды и смектитовая фаза. Эти глинистые минералы, как правило, присутствуют в наибольших количествах (в пахотных горизонтах суглинистых почв всех типов не менее 60-80%) и содержат многие макроэлементы и микроэлементы для питания растений.
Гидрослюды (или иллиты), которые относят к вторичным минералам, называют почвенными слюдами. В литературе можно встретить случаи, когда термин «иллит» относят к минералам тонкодисперсных фракций, а термин «гидрослюды» употребляют применительно к крупным фракциям. Собственно слюды часто относят к первичным минералам. Не относят к глинистым такие минералы, как кварц - наиболее щ распространенный представитель окристаллизованной окиси кремния, аморфные смеси кремнезема и полуторные окислы. Глинистые минералы представлены в основном кристаллическим веществом. В основе строения атомных решеток большинство глинистых минералов лежат два структурных элемента: кремнекислородный тетраэдр и алюмогидроксильный октаэдр (или октаэдр другого состава) (Гримм, 1959).
Чередование пакетов в смешаннослойных минералах может быть регулярным и нерегулярным, упорядоченным и беспорядочным, что осложняет диагностику минералов. В связи с этим в нашей работе они упоминаются как набухающая или смектитовая фаза. Роль индивидуальных глинистых минералов, а также их простых смесей в свойствах и плодородии почв легче предсказуема. Между тем смешаннослойные минералы по своим свойствам, благодаря структуре, исключительно своеобразны.
Подзолистые почвы характеризуются интенсивными процессами распада исходных минералов обеих групп, а также выносом илистых и более грубых частиц. Синтез слоистых силикатов отсутствует по всему профилю. Осуществляются деградационные преобразования слоистых малоустойчивых силикатов: флогопита, биотита, хлорита. Специфика минералообразования этих почв состоит в том, что оно происходит в грубозернистой части почв.
В дерново-подзолистых и подзолистых почвах на суглинистых почвообразующих породах вследствие резкого увеличения количества наиболее устойчивых минералов и сосредоточенности слоистых силикатов в тонких фракциях, значимость процесса распада уменьшается, так как роль миграции илистых и коллоидных суспензий усиливается. Деградационные процессы минералообразования смещаются в тонкодисперсную часть гранулометрического спектра.
По мнению Т. А. Соколовой (1985) в кислых текстурно-дифференцированных почвах в преобразовании и перераспределении глинистого материала участвуют три группы процессов: 1) разрушение глинистых частиц, в результате которого, последние полностью разрушаются или теряют окристаллизованность и превращаются в аморфные продукты, причем состав этих продуктов, обычно существенно отличается от состава исходных минералов, по которому разрушение глинистых минералов можно отличить от других изменений; 2) миграция глинистых минералов в не разрушенном виде в форме суспензий, то есть процесс лессиважа, критерием которого служат глинистые кутаны на поверхности педов и в трещинах; 3) трансформационные изменения унаследованных от природы глинистых минералов.
Калийный режим исследуемой почвы
Представляет определенных интерес сопоставление полученных результатов по минералогическому составу исследуемых почв с показателями его калийного режима. В таблице 6 приведены данные по содержанию подвижного калия в почве, а в таблице 7 показан баланс калия в динамике за двадцать лет по вариантам опыта. Существенных изменений в содержании подвижного калия на контрольном варианте почвы за период наблюдений не произошло. Здесь растения использовали за двадцать лет 704 кг/га калия почвы, что составило в среднем 35,2 кг/га в год. При содержании в почве перед закладкой опыта 6,5 мг/100г подвижного калия, запас его в слое 0-20 см составляет 195 кг/га, то есть вынос К20 растениями за двадцать лет более чем в три раза превысил исходное содержание подвижного калия в пахотном слое почве. Это свидетельствует о значительных потенциальных резервах дерново-подзолистых песчано крупнопылеватых легкосуглинистых почв в снабжении растений калием и их способности в течение длительного времени поддерживать этот показатель на определенном уровне.
Анализ данных в таблице 8 показывает, что как на контрольном варианте (без удобрений) так и при внесении умеренных доз калия, не превышающих кг/га, складывается отрицательный баланс по калию. Однако содержание обменного калия в почве в силу динамического равновесия между отдельными формами калия сохраняется почти на исходном уровне (табл. 8). При небольшом отрицательном балансе (1,0-1,5 кг в год) на удобренных вариантах (Кбо) наблюдается даже некоторая тенденция к увеличению количества обменного калия в почве, которое связано, по-видимому, с мобилизацией природного почвенного калия под влиянием физиологической кислотности удобрений и биологическим накоплением калия растениями в связи с их лучшим развитием на удобренных вариантах и использованием калия подпахотного и нижележащих слоев почвы. Мобилизация необменного калия в таких условиях сопровождается увеличением подвижных форм элемента в почве, при уменьшении количества необменного калия. культуры происходит интенсивное поглощение калия, в результате выноса его из почвы изменяется содержание форм калия в почве, а так же ее минералогический состав. Интенсивное извлечение калия из почвы растениями привело к изменению количественного соотношения между главными компонентами илистой фракции. Процессы трансформации калийсодержащих минералов в условиях интенсивного извлечения калия растениями из дерново-подзолистых почв исследованы мало. О трансформации минералов судят по изменению соотношений главных компонентов, если они служили источником питания растений.
Как следует из таблицы 5, качественный состав минералов илистой фракции не изменился, но количественные соотношения между главными компонентами стали другими. Питание растений происходило, по-видимому, за счет извлечения калия из гидрослюд, содержание которых уменьшилось, что доказывает увеличение количества смешанослойных минералов - продуктов трансформационных изменений. Небольшой положительный баланс калия по варианту N90P90K90 (12,2 кг/га в среднем в год) не оказал заметного влияния на содержание подвижного калия в почве. И только по варианту N120P120K120 где положительный баланс достигал в среднем в год 22,8 кг/га, к концу опыта произошло заметное увеличение содержания подвижного калия в почве (на 6,1 мг/100 г почвы). В слое почвы 20-40 см величина содержания подвижного калия по годам и вариантам варьирует в небольших пределах без определенной взаимосвязи с вариантами опыта. В нашем опыте, как уже отмечалось выше, динамика содержания подвижного калия в почве на удобренных вариантах определялась в основном уровнем его баланса.
Величина выноса калия растениями заметно изменяется в зависимости от условий их питания. На контрольных вариантах и при минимальной дозе калийного удобрения (К2о) она минимальна и значительно возрастает (в 1,7-2,8 раза) по мере увеличения доз калийных удобрений. Это происходит не только за счет повышения урожая растений, но так же и за счет заметного повышения содержания калия в растениях на удобренных вариантах.
В нашем опыте положительный баланс калия наблюдался только в вариантах с высокими дозами удобрений: N90P90K90 и N120P120K120. По вариантам N6oP6oK6o и N6oP2()K60 баланс калия сводился с небольшим дефицитом. На фоне КбоРбопри дозе калия К2о дефицит калия возрастал в среднем до 22,6 кг/га в год. При норме калийных удобрений 60 кг/га на фоне N6oP2o и N6oP6o баланс калия сводился с небольшим дефицитом, что согласуется с данными (Цит. по Т.Н. Кулаковской, 1984) о том, что при внесении калийных удобрений в норме 60 кг действующего вещества на 1 га коэффициент их использования составляет около 99%.
По литературным данным (Кидин, Сафонов, 1991) нормативы затрат обменного калия для повышения его содержания в почве на 1мг в 100 г дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы находятся в пределах 50-60 кг д.в. на 1 га сверх выноса с урожаем культур. То есть, используя эти данные, можно было предположить, что содержание обменного калия на варианте N90P90K90 должно увеличиться на 4,1-4,9 мг/ЮОг почвы, а на варианте Ni2oPi2oKi2oHa 7,6-9,1 мг/ЮОг почвы.
В нашем опыте на варианте N90P90K90 количество подвижного калия за двадцать лет увеличилось только на 2,8 мг/ЮОг почвы, а на варианте N120P120K120 на 6,1 мг/ЮОг. Подтверждение полученным данным находим в работе В.Д. Судакова (Цит по Т.Н. Кулаковской, 1984). Он считает, что для повышения концентрации подвижного калия в пахотном горизонте дерново-подзолистой супесчаной почвы необходим положительный баланс калия за счет удобрений, равный 70-80 кг/га. Используя рекомендацию В.Д. Судакова, можем рассчитать возможное повышение содержание обменного калия. На варианте N90P90K90 содержание обменного калия должно увеличиться на 3,1-3,5 мг/100 г почвы, а на варианте N120P120K120 на 5,7-6,5 мг/100 г почвы, что почти соответствует полученными нами данным.
Минералогический состав илистой фракции дерново-подзолистых почв разной степени окультуренности
Методика определения минералогического состава илистых фракций описана в главе 2. После расшифровки рентгенограмм получили экспериментальный материал, содержащий данные количества и структурного состояния фаз фракции менее 1 мкм, которые позволили констатировать, что во всех изученных нами образцах диагностируются однотипные глинистые минералы .
Состав глинистых силикатов исследуемых почв отличает большое содержание гидрослюд, количество которых колеблется между 53% и 61% от суммы основных минеральных фаз. Соотношение интенсивностей 1,0 нм и 0,5 нм гидрослюд отражает ди-триоктаэдрический характер заполнения октаэдров в слюда-гидрослюдистых минералах (табл. 19). Данные кристаллохимической характеристики глинистых минералов дерново-подзолистой слабоокультуренной почвы свидетельствуют преобладании диоктаэдрических разностей гидрослюд с невысоким содержанием железа в октаэдрических позициях кристаллических структур, более устойчивых к разрушению, что характерно для подзолистых почв на покровных суглинках.
Во всех образцах четко диагностируется каолинит, рефлексы которого при прокаливании фракции исчезают. Фаза 0,7 нм включает при расчете кроме каолинита и хлорит, разделение которого затруднено. В сумме эти минералы составляют 25-32% от всех компонентов илистых фракций.
Набухающая фаза состоит из сложных смешаннослойных образований I-го и П-го порядков, состоящих из кристаллитов с различным сочетанием пакетов слюдистого и смектитового типа; а также смешаннослойные образования, в кристаллитах которых сочетаются пакеты хлоритового и вермикулитового (смектитового) типов. Б.П. Градусов в своих исследованиях показал, что во фракции меньше 1 мкм подобных почв преобладают смешаннослойные слюдасмектитовые образования Н-го, для которых характерно низкое (меньше 50%) содержание смектитовых пакетов. Хлорит-смектитовые образования, которые содержат большое количество смектитовых пакетов, наиболее четко диагностируются по дрейфу в сторону малых углов 1,0 нм рефлекса гидрослюды в области 1,1-1,4 нм. Смешаннослойные образования составляют 14-20% от суммы основных фаз фракции.
Содержание илистой фракции является наибольшим среди изучаемых почв и составляет 11,5%. При рассмотрении соотношений основных минеральных фаз наблюдается увеличение количества 0,7 нм фазы (32%) в основном за счет каолинита и уменьшение количества гидрослюд с 61% до 53%. Расчет интенсивностей рефлексов (001) и (002) гидрослюд и кварца позволил оценить соотношение между содержанием преобладающего во фракции компонента и высокодисперсного кварца (табл. 20). Этот расчет не показал значительного изменения кристаллической основы гидрослюды, а также то, что роль высокодисперсного кварца во фракции уменьшилась. Расчет степени текстурной упорядоченности минералов показал улучшение окристаллизованности особенно минералов, определяемых фазы 1,4 и 0,7 нм.
Дерново-подзолистая хорошо окультуренная. Благодаря агрохимическим мероприятиям агрохимические свойства этой почвы значительно отличаются от двух предыдущих. Содержание гумуса возросло вдвое, увеличилось содержание питательных веществ, значение кислотности близко к нейтральному
Состав глинистых и сопутствующих минералов не изменился. Однако на этом фоне произошли некоторые изменения. Во-первых количество илистой фракции уменьшилось до 7,4%, что практически на отличается от количества этой фракции в пахотном слое слабоокультуренной почвы. При сравнении с двумя предыдущими образцами опыта здесь продолжается уменьшение количества гидрослюдистого компонентов на фоне увеличения роли набухающей фазы (табл. 19). Фаза 0,7 нм отличается увеличением участия хлоритов. И последнее, здесь происходит обогащение фракции высокодисперсным кварцем и полевыми шпатами.
Особенностью спектра всех глинистых минералов этой почвы является уменьшение интенсивностей пиков слоистых силикатов, что обусловлено меньшей степенью упорядоченности в расположении кристаллов на базальную плоскость за счет увеличения количества органического вещества в илистой фракции и увеличения роли кварца. Можно предположить, что в иле пахотного горизонта почвы получает развитие процесс деградационно-трансформационного новообразования вермикулитовых компоненнтов за счет слюд, хлоритов и хлорит-вермикулитов. Стабилизирующую роль по отношению к коллоидно-минеральной части почвенного поглощающего комплекса, сдерживающим его разрушение оказывает, по-видимому, внесение органических удобрений.
На основании полученных данных можем отметить, что дерново-подзолистые почвы разной степени окультуренности, имеют однотипную ассоциацию глинистых и сопутствующих минералов, среди которых преобладают гидрослюды и минералы группы каолинитов и хлоритов. Содержание смешаннослойных образований с различным сочетанием пакетов невелико.
Примерно аналогичную картину наблюдаем мы и на средне окультуренной почве. При более высоком исходном содержании подвижных фосфатов (12,0 мгМООг почвы) вынос Р205 вынос значительно увеличился (до 12,1 мг/100г). В то же время исходная величина содержания подвижного фосфора в почве уменьшилась всего на 1,8 мг/100 г.
На среднеокультуренной и хорошо окультуренной почвах при повышенном и высоком содержании в почве подвижного калия вынос К20 растениями значительно возрастает. При этом содержание подвижного калия в почве заметно снижается. Однако уровень снижения содержания подвижного калия никак не перекрывает высокие цифры выноса К20 растениями, он намного ниже. То есть, здесь, так же как и в случае с подвижным фосфором можно предположить, что в условиях дефицита калия происходит переход его трудно растворимых (резервных) форм в подвижные формы. Искусственно созданный повышенный и высокий уровни содержания подвижного калия в почве в условиях их интенсивного использования быстро снижается. Низкий (возможно близкий к природному) уровень содержания подвижного калия в почве более устойчив и остается в течение определенного времени более или менее постоянным.
Доступность необменного калия зависит от общего количества калия, фиксированного почвой из удобрения, т. е. от величины калийной фиксирующей способности почвы, которая определяется ее минералогическим составом, в частности содержанием в почве минералов с расширяющейся кристаллической решеткой. Чем выше калийная фиксирующая способность почвы, т. е. чем больше она фиксирует калия, тем слабее он удерживается кристаллической решеткой глинистых минералов и легче переходит в доступное для растений состояние. Это связано, с тем, что при увеличении общего количества ионов калия снижается прочность связи каждого из них с решеткой вследствие перераспределения межслоевого заряда. С уменьшением фиксированного калия сила, с которой ионы его удерживаются решеткой, возрастает, а доступность калия снижается. Это подтверждается данными по использованию фиксированного калия удобрений овсом и гречихой в вегетационных опытах с 40К на разных типах почв (Медведева, 1987).
Фиксацию калия почвами и способность почвы отдавать фиксированный калий удобрений при снижении содержания более доступных форм его можно рассматривать как проявление ее калийной буферной способности. При внесении калийных удобрений почва «сопротивляется» изменению свойственного ей генетически уровня содержания обменного калия, фиксируя его частично или полностью (в зависимости от дозы удобрения и калийной фиксирующей способности) в необменной форме. При снижении этого уровня вследствие поглощения калия растениями, а также при вымывании его из почвы она мобилизует ранее фиксированный калий.
