Содержание к диссертации
Введение
II. Обзор литературы. 12
1. Изучение доступности растениям фосфора и калия различных горизонтов дерново-подзолистых и серых лесных почв 12
2. Содержание и формы соединений фосфора в различных горизонтах дерново-подзолистых и серых лесных почв. 24
3.Влияние известкования на повышение усвояемости растениями фосфатов почвы .36
4.Влияние уровня содержания подвітного фосфора в почве на урожай сельскохозяйственных культур...38
III. Экспериментальный материал 43
Раздел первый. Доступность растениям фосфора и калия различных генетических горизонтов почв...43
Характеристика объектов исследований 43
Методика исследований 52
Результаты исследований 57
1.1. Групповой состав фосфатов темно-серых лесных и дерново-подзолистых почв .57
1.2. Изучение доступности растениям фосфора и калия различных горизонтов почв
в условиях вегетационных и микрополевых модельных опытов. 63
1.2.1.Первая серия вегетационных опытов темносерые лесные почвы . 63
1.2.1. а. Опыт первый - почва лесного разреза .63
1.2.1.6. Опыт второй - почвы пахотных разрезов 68
1.2.1.в. Опыт третий - почвы пахотных разрезов 70
1.2.2.Вторая серия вегетационных опытов - дерново-подзолистые почвы (разрезы 1-6) 74
1.2.3.Третья серия вегетационных опытов - дерново-подзолистые почвы (разрезы 9-11) 79
1.2.4.Четвертая серия вегетационных опытов -почвы, сформированные на карбонатных
материнских породах 84
Заключение по разделам 1.2.1.-1.2.4... 88
1.2.5. Изучение доступности растениям фосфора и калия подпахотных горизонтов почв
в условиях микрополевых модельных опытов 94
Методика исследований и характеристика
объектов исследований 95
Результаты исследований 100
Выводы по разделу 1.2 103
1.3. Диагностика содержания подвижных фосфатов з профилях дерново-подзолистых и темносерых лесных почв с помощью различных химических методов. 104
1.4. Фосфатный потенциал различных горизонтов
дерново-подзолистых почв 117
1.5. Общие выводы по первому разделу. 122
Раздел второй. Известкование и мобилизация -фосфатов дерново-подзолистых почв разной
2.1. Методика исследований и характеристика объектов исследований . 124
2.2. Результаты исследований 127
2.3.Заключение и выводы 140
Раздел третий. Изучение ресурсов фосфора и калия дерново-подзолистой почвы и возможностей их мобилизации в условиях стационарного полевого опыта... 143
3.1. Характеристика объекта
и методика исследований 143
3.2. Результаты исследований 151
3.2.1. Урожай растений по вариантам опыта 151
3.2.2. Содержание Р2О5 и КгО в растениях, вынос
и баланс этих элементов 158
3.2.3. Агрохимические свойства почвы и содержание в ней подвижных питательных веществ.. 179
3.3. Выводы по разделу... Г 189
Раздел четвертый. Изучение в полевых условиях влияния различного уровня содержания подвижного фосфора в почве на продуктивность растений 191
4.1. Методика исследований и характеристика объектов исследований 191
4.2. Результаты исследований 196
4.3. Выводы по разделу. 204
IV. Общее заключение 205
V. Общие выводы и предложения 207
VI. Литература. 213
- Изучение доступности растениям фосфора и калия различных горизонтов дерново-подзолистых и серых лесных почв
- Групповой состав фосфатов темно-серых лесных и дерново-подзолистых почв
- Методика исследований и характеристика объектов исследований
Введение к работе
Актуальность проблемы. Повышение продуктивности земледелия, рациональное обоснование норм удобрений и разработка технологий возделывания сельскохозяйственных культур неразрывно связаны с проблемой оценки реальных (эффективных) и потенциальных ресурсов питательных элементов почв, в частности, фосфора и калия.
Валовые запасы фосфора и калия в почвах значительны. Только в метровом слое почвы содержіггся от 10 до 47 т/га фосфатов разной степени растворимости и от 120 до 383 т/га валового калия ( Соколов, 1958; Пестряков, 1977 ). Если сопоставить эти данные со средними величинами выноса с.-х. культурами в год фосфора и калия, то запасы питательных элементов только в метровом слое почв представляются весьма внушительными. Однако вопросы использования растениями фосфора и калия из подпахотных горизонтов остаются до сих пор дискуссионными и эти запасы по существу не учитываются в агрохимической пракгике.
Несмотря на значительную проработанность проблемы использовшшя питательных веществ пахотного слоя, и здесь остается ряд недостаточно изученных вопросов. В частности, важное значение имеет вопрос об использовании растениями остаточных фосфатов пахотного слоя почвы. Особенно актуальным является этот вопрос в настоящее время, когда в силу известных экономических причин резко сократилось применение удобрений. А в 70 - 80 годы при значительном положительном балансе фосфора в земледелии страны в почвах накопилось большое количество остаточных фосфатов. По данным ВНИПТИХИМ содержание подвижного фосфора в почве с 1971 по 1991 годы по Центральному району НЧЗ возросло с 5,3 до 12,5, а в Московской области с 6,4 до 20,6 мг/100 г почвы.
Важным и актуальным является и вопрос оценки ресурсов фосфора и калия почв и возможности их мобилизации при различных уровнях применения удобрений, интенсивности баланса этих элементов, влияния этих показателей на продуктивность сельскохозяйственных культур и плодородие почв.
Не менее дискуссионным остается до настоящего времени и вопрос об оптимальном уровне содержания в почве подвижного фосфора и его влиянии на урожай растений и эффективность фосфорных удобрений.
' Цель и задачи исследований сводились к следующему. оценить потенциальные ресурсы доступных для растений фосфатов и калия различных горизонтов темно-серых лесных и дерново-подзолистых почв; - дать оценку доступности растениям остаточных фосфатов пахотного слоя дерново-подзолистых почв различного уровня окультуренности и влиянию на этот процесс известкования;
изучить в полевых условиях реальные ресурсы фосфора и калия дерново-подзолистой почвы и возможности их рациональной мобилизации при различных уровнях применения удобрений;
оценить в полевых условиях влияние различных уровней содержания в почве подвижных фосфатов на продуктивность растений и эффективность фосфорных удобрений.
Программой исследований предусматривалось изучение следующих вопросов:
групповой состав минеральных фосфатов различных генетических горизонтов темно-серых лесных и дерново-подзолистых почв;
доступность растениям фосфора и калия различных горизонтов исследуемых почв в условиях вегетационных опытов;
разработка методики и техники модельного микрополевого опыта для изучения доступности растениям фосфора и калия подпахотных горизонтов и его практическая реализация;
диагностика содержания подвижных фосфатов в профилях темно-серых лесных и дерново-подзолистых почв с помощью различных химических методов;
- фосфатный потенциал различных горизонтов «сследуемых почв;
мобилизация растениями остаточных фосфатов дерново-подзолистых почв разной степени окультуренности в условиях многолетнего вегетационного опыта «на истощение/), и влияние на этот процесс различных доз извести;
реальные (эффективные) ресурсы фосфора и калия дерново-подзолистой почвы по данным многолетнего полевого опыта;
влияние различного уровня дефицита фосфора и калия на продуктивность растений, баланс этих элементов и динамику их содержания в почве;
влияние широкого спектра содержания в почве подвижных фосфатов ( от 11 до 47 мг/100 г ) на продуктивность растений и эффективность фосфорных удобрений.
Новые научные результаты и положения, выдвигаемые для защиты
-
О хорошей доступности для растений подвижного калия подпахотных и нижележащих горизонтов темно-серых лесных и дерново-подзолистых почв и возможности использования методов Масловой и Кирсанова для диагностики в них доступного для растений калия.
-
Положение о том, что низкая усвояемость растениями подвижных фосфатов подпахотных горизонтов почв, установленная в условиях вегетационных опытов, связана как с качественными отличиями подвижньіх фосфатов пахотных и подпахотных горизонтов, так и с самой спецификой шучения
данного вопроса в условиях вегетационных опытов на отдельных изолированных подпахотных горизонтах.
-
Определены факторы, влияющие на доступность растениям фосфатов подпахотных горизонтов: тип почвы, степень ее оподзоленности и степень ее окультуренности.
-
Показана возможность диагностики содержания в профилях исследуемых почв подвижных фосфатов методами Кирсанова, Труога, Эгнера - Рима, Бурриеля - Гернандо,. Соколова, молибдатного и ацетатно-буферного (с
- учетом особенностей каждого из методов).
5. Разработана методика и техника модельного микрополевого опыта для
изучения доступности растениям питательных элементов подпахотных
горизонтов почв.
6. В условиях многолетнего вегетационного опыта «на истощение»
определены закономерности расхода почьенных фосфатов при различных
темпах их отчуждения на дерново-подзолистых почвах разной степени
окультуренности. Установлено за счет каких групп минеральных фосфатов
идет их трансформация в условиях длительного дефицита фосфорных
удобрений. Составлен примерный прогноз изменения содержания подвижного
фосфора в дерново-подзолистых почвах разного уровня окультуренности в
условиях длительного отрицательного баланса фосфора.
-
В условиях вегетационного опыта установлен примерный уровень кислотности дерново-подзолистой почвы и степени насыщенности ее основаниями, выше которого положительный эффект известкования на мобилизацию почвенных фосфатов не проявляется.
-
Установлен уровень содержания подвижных фосфатов в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве 10-11 мг/100 г как достаточный для получения в условиях Подмосковья урожаев зерна ячменя и оз. пшеницы порядка 50 -55 ц/га и сена клевера порядка 60 -70 ц/га
-
Вывод о доступности растениям в течение длительного времени остаточных фосфатов дерново- подзолистых почв.
Практическая значимость результатов работы
На основании большой серии вегетационных опытов, а также модельных
микрополевых опытов установлено, что подпахотные горизонты темно-серых
лесных и дерново-подзолистых почв содержат большие потенциальные резервы
доступных для растений фосфора и калия. Предложено в перспективе
разрабатывать технологии возделывания сельскохозяйственных растений с
учетом содержания этих элементов во всем почвенном профиле.
Рекомендоваїгьі методы для диагностики содержания подвижных фосфатов и
калия в профилях исследуемых почв. «
Многолетние вегетационные и полевые опыты показали, что дерново-подзолистые почвы не только со средним , но даже и с низким содержанием подвижных фосфатов обладают большими потенциальными возможностями в снабжении растений фосфором, а остаточные фосфаты этих почв в течение длительного времени остаются доступными для растений. Все это позволяет поставить вопрос о пересмотре' сложившихся представлений об оценке фосфатных ресурсов современных пахотных дерново-подзолистых почв ( в сторону их увеличения) и соответствующей корректировке рекомендуемых доз фосфорных удобрений и требований к балансу этого элемента в севообороте (в сторону их уменьшения).
Апробация работы и публикации
Основные результаты исследований доложены на 20 научных
съездах, конференциях и совещаниях, в том числе : наIV, VI, VH и. VIII
Всесоюзных съездах почвоведов ( Алма-Ата, 1970 г., Тбилиси, 1981 г.,
Ташкент, 1985 г., Новосибирск, 1989 г. ), научно-практических конференциях
"Московский Университет - сельскому хозяйству" ( Москва, 1971 и 1982 г.г.),
Всесоюзном совещании по международной программе ЮНЕСКО "Человек и
биосфера" (Пушино, 1982 г.), Всесоюзном совещании участников
географической сети опытов с удобрениями ( Москва, 1984 г.), Всесоюзном
совещании "Система диагностики минерального питания
сельскохозяйственных культур для моделирования и управления плодородием почв" (Москва, 1989 г.), Всесоюзном совещании "Принципы и методы экологического контроля за элементным составом растений и состоянием почвенного покрова" ( Москва, 1991г.), на II съезде Общества почвоведов России ( Санкт - Петербург, 1996 г.), на научных конференциях Московской сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева ( Москва, 1996 и 1997 г.г.) и ряде других.
Основные материалы диссертации опубликованы в 50 научных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, 4 разделов (экспериментальный материал), заключения, выводов и приложений. Она включает 233 страницы машинописного текста, в т.ч. 86 таблиц, 2 рисунка и 5 приложений. В списке литературы 238 источников. Из них 23 на иностранных языках.
Изучение доступности растениям фосфора и калия различных горизонтов дерново-подзолистых и серых лесных почв
Известно,что корни растений,густой сетью переплетая весь пахотный слой почвы,уходят глубоко в материнскую породу, проникают в плотные грунты.
Модестов (1932) на основании исследований,проведенных на полях ТСХА,приводит следующие данные о максимальной глубине проникновения корней основных полевых культур (в метрах):
Форма корней и глубина проникновения их в подпахотные горизонты зависят как от видовых особенностей растений, так и от свойств почвы (в особенности свойств подпахотных горизонтов).
Физические свойства пахотного слоя почв,как правило,благоприятны для роста и развития корней. В более глубоких слоях почвы и в
По отдельным частным вопросам некоторые литературные источники цитированы в тексте III раздела (экспериментальный материал)- із материнской породе плотность значительно возрастает, а пористость уменьшается (табл.1),что в значительной мере затрудняет рост корней (табл.2).
1. Физические свойства дерново-сильноподзолистой легкосуглинистой почвы (Кауричев/1989)
Для проникновения в плотные подпахотные горизонты и материнскую породу корни активно используют ходы (норы) животных - земле-роев, которые распространяются в почве на значительную глубину. Так,черви дождевые проникают до глубины 8,5,кроты - до 5,3, муравьи - до 3,2, разные жуки и прочие до 1,6 м (Модестов, 1932). Червей в почве довольно много. На 1 м2 их насчитывается на полях с богатой перегнойной почвой 463, на степных поливных почвах - 512, а в парниках - 700 шт. На 1 м2 они оставляют большое число ходов от 176 до 1962 (Чекановский, 1960). Общая длина ходов червей под 1м2 поверхности почвы превышает по данным Бабьевой и Зеновой (1989) 1 км, а иногда достигает 8 км.
Ходы червей и других животных служат проводниками жизни в глубокие слои почвенного профиля - по ним идут корни,воздух,вода, а когда корни отмирают,микроорганизмы разлагают растительные остатки и образуется гумус. По этим проторенным ходам уже более легко распространяются корни других растений.
Групповой состав фосфатов темно-серых лесных и дерново-подзолистых почв
В таблице 21 показан групповой состав фосфатов по методу Чирикова в темно-серых лесных почвах , а также содержание валового и подвижного фосфора. В верхних горизонтах почв (Ад и Ап) наблюдается аккумуляция валового фосфора (в основном за счет органических
Агрохимические свойства этих почв приведены в таблице фосфатов и фосфатов V группы). Особенно хорошо выражена эта аккумуляция в целинном разрезе. Содержание фосфатов II.и III групп в профиле, целинной почвы чётко дифференцировано по горизонтам: аккумуляция в гор. Ад, снижение содержания фосфатов в горизонтах А1А2 и Ai" и значительное увеличение в гор.Вг и ВС. На пашне, где произошло перемешивание верхних горизонтов и элювиальные процессы выражены слабо, эта дифференциация почти не проявляется: содержание фосфатоЕ II группы равномерно возрастает от Ап к Вг и Вз, а содержание фосфатов III группы примерно одинаково в различных горизонтах пахотных почв.
Данные о содержании и характере распределения по профилям почв фосфатов II группы очень близки к содержанию и характеру распределения по горизонтам подвижного фосфора (по Кирсанову). Первые три группы минеральных фосфатов (по Чирикову) являются основным и эффективным, и потенциальным ресурсом Р2О5 для растений. Следует подчеркнуть, что сумма этих трех групп фосфатов во всех разрезах темно-серых лесных почв в иллювиальных горизонтах была выше, чем в горизонтах Ад и Ап. Это дает нам основание говорить о том, что в иллювиальных горизонтах исследуемых почв сосредоточены большие потенциальные ресурсы подвижных фосфатов.
В таблице 22 приведены данные о групповом составе фосфатов по методу Чирикова в пахотных дерново-подзолистых почвах разного уровня окультуренности .
По мере возрастания уровня окультуренности содержание валового фосфора в пахотных слоях этих почв заметно возрастает. При этом на окультуренных почвах (по сравнению с освоенной) увеличивается Агрохимические свойства этих почв приведены Е таблице содержание фосфатов во всех группах от II до V более или менее одинаково. При резком (в 2,8 раза) увеличении содержания валового фосфора в оильноокультуренной почве (р. 4) прирост этот идет в основном ва счет резкого увеличения содержания фосфатов II группы-наиболее подвижных.
Методика исследований и характеристика объектов исследований
Одним из существенных параметров оптимальной модели плодородной почвы является уровень содержания в ней подвижного фосфора. Вопрос о том, каким должен быть этот уровень в дерново-подзолистых почвах, остается дискуссионным.
Нами в течение четырех лет на стационарном участке изучалось влияние различного уровня содержания подвижного фосфора в почве на урожай растений (по фону Ж), а также эффективность фосфорных удобрений (вариант NPK).
Методика исследований и характеристика объектов Под опыт был выделен участок в 0,25 га, имевший, по предварительным данным, существенную пестроту по содержанию подвижных фосфатов (связанную в основном с неравномерным внесением фосфорных удобрений в производственных посевах). Участок был разбит на 60 делянок размером 5 х 5,5 метров. На рис.2 показан схематический план опыта N 2 и содержание подвижного фосфора в почве каждой опытной делянки.
Анализ смешанных образцов, отобранных с делянок, показал, что содержание подвижного фосфора (по Кирсанову) в почве делянок колеблется от 10,9 (IV класс обеспеченности подвижным фосфором) до 47,4 мг/ЮОг почвы (VI класс).
Большая часть делянок (45) относится по содержанию PgOs к V классу (от 15 до 25 мг/100г); 7 делянок - к IV классу (10-15мг) и 8 делянок - к VI классу ( 25мг). Делянки с самым высоким и самым низким содержанием P2Q5 , как правило, локализованы группами.
