CC BY
35
СВОЙСТВА ПОЧВ И ИХ ПЛОДОРОДИЕ:
УДК 631.41
ВАЛОВОЙ ФОСФОР В ПОЧВООБРАЗУЮЩИХ ПОРОДАХ И ПОЧВАХ ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ КАЛИНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
О.А. Анциферова, к.с.-х.н.
Калининградский государственный технический университет, e-mail: anciferova@inbox.ru
Установлены средние величины содержания и закономерности распределения валового фосфора в разных группах почвообразующих пород и почв. Определены ареалы почв с высоким содержанием фосфора и причины явления. Ключевые слова: валовой фосфор, почвообразующие породы, почвы, среднее содержание, фосфорные удобрения.
TOTAL PHOSPHORUS IN PARENT ROCKS AND SOILS OF WESTERN PART KALININGRAG REGION
O.A. Antsiferova
The mean values content and laws distribution of total phosphorus in different groups' parent rocks and soils are established. The areas surplus content of phosphorus and causes this phenomenon is determinate. Keywords: total phosphorus, parent rocks, soils, mean content, phosphorus fertilizers.
Вопрос о накоплении фосфора в почвах сельскохозяйственных угодий должен решаться с учетом знания региональных особенностей его содержания в почвообразующих породах и различных почвах. С этой целью нами проведены исследования, включающие: 1) определение валового фосфора рентгено-флуоресцент-ным методом в образцах пород и почв западной части Калининградской области; 2) статистическую обработку репрезентативных выборок для установления основных закономерностей содержания и распределения элемента. Особое внимание уделено изучению почв полей с интенсивным применением фосфорных удобрений. Анализ валового состава образцов проведен в Почвенном институте им. В.В. Докучаева.
В пределах Калининградской области на Самбий-ском (Замландском) полуострове 4-5-метровый слой палеогеновых пород, обогащенный фосфоритами, залегает на глубине 50-60 м. Тип фосфоритов - желвако-вый, содержание фосфорного ангидрита 20-23% [1]. Желваковые фосфориты можно встретить на морском побережье, а также в аллювиально -морских отложениях, выстилающих прибрежные песчаные равнины,
примыкающие к Калининградскому заливу. В проанализированных нескольких образцах желваковых фосфоритов содержание Р2О5 варьировало от 16 до 25%. Также значительными оказались концентрации кальция (21-30% СаО) и серы (1,2-2,6% SO3).
В геологическом строении слой фосфоритов подстилает янтароносные отложения. В образцах, взятых с участков близкого залегания (3-5 м) янтароносных пород к дневной поверхности в пределах Замландского полуострова, содержание фосфора очень сильно варьирует от 0,004 до 0,094%. Образцы зеленых глауконито-вых песков и супесей из отторженца палеогеновых пород в Люблинском каме (юг Замландского полуострова) содержат до 1,086% Р (2,49% Р2О5). Этот факт доказывает, что в процессе движения ледника (Валдайское оледенение) происходил захват материала коренных пород с последующим перемешиванием, истиранием и включением в состав моренных отложений. А.А. Зава-лишин и Б.В. Надеждин [2] ранее обнаружили в некоторых образцах моренных почвообразующих пород Калининградской области примесь фосфорита, причем он содержался во фракциях менее 0,01 мм.
1. Статистические показатели содержания валового фосфора (%) в почвообразующих породах Замландского полуострова
Породы n М m* lim (по Р2О5) V
Р Р2О5
Водно-ледниковые пески и супеси 28 0,087 0,20 0,03 0,02-0,68 70,0
Моренные супеси и пески 18 0,083 0,19 0,02 0,07-0,31 42,1
Выщелоченные моренные суглинки 50 0,087 0,20 0,01 0,05-0,53 55,0
Карбонатные моренные суглинки 15 0,052 0,12 0,01 0,01-0,19 58,3
Выщелоченные озерно-ледниковые и озерно-морские 15 0,045 0,11 0,01 0,03-0,16 45,5
Карбонатные озерно-ледниковые и озерно-морские 15 0,044 0,10 0,01 0,01-0,19 55,0
Древнеаллювиальные пески и супеси 20 0,074 0,17 0,02 0,01-0,30 64,7
Аллювиальные 20 0,057 0,13 0,02 0,01-0,61 115,4
Эоловые пески Балтийской и Куршской кос 6 0,091 0,21 0,09 0,10-0,53 88,5
Все породы (без кос) 181 0,074 0,17 0,01 0,01-0,68 64,7
* для оксидной формы
По нашим данным, среднее содержание фосфора в почвообразующих породах Замландского полуострова составляет 740 мг/кг или 0,074% (табл. 1). Это ниже кларка литосферы (0,093%), но приближается к кларку в глинах и сланцах. Характерными особенностями пород служат высокие коэффициенты вариации, указывающие на сильную пространственную пестроту содержания элемента. Породы тяжелого гранулометрического состава, а также карбонатные содержат в среднем меньше валового фосфора, чем породы легкого гранулометрического состава. Максимальное содержание фосфора приурочено к группе водно-ледниковым песков. Это значение (0,296%) превышает кларк литосферы (0,093%) почти в 3,2 раза. Среди аллювиальных пород высокое содержание фосфора (0,266%) обнаружено в сапропелевидном пылеватом суглинке. Отдельные образцы эоловых песков Балтийской и Куршской кос содержат довольно высокое количество фосфора. Корреляционный анализ показал отсутствие связи между содержанием фосфора и фракциями «физической глины» и ила. Также не обнаружено связи между валовым фосфором и кремнием, железом, марганцем, серой, алюминием, кальцием. С мышьяком положительная связь средней силы (г = 0,6) обнаруживается только в группе аллювиальных пород.
В минеральных почвах Замландского полуострова в среднем содержится 0,13% Р (0,29% Р2О5), в том числе:
- в гумусовых горизонтах (среднее по всем почвам) - 0,16% Р (0,36% Р2О5);
- в гумусовом горизонте лесных почв - 0,13% Р (0,29% Р2О5);
- в гумусовом горизонте почв сельскохозяйственных угодий - 0,18% Р (0,42% Р2О5).
Региональное среднее содержание фосфора в почвах больше, чем кларк в почвах мира (0,08%), Европы и Беларуси. Среднее содержание фосфора в гумусовых горизонтах почв выше, чем во всей почвенной толще и в почвообразующих породах; преимущественное распределение фосфора по профилю почв носит аккумулятивный характер. Гумусовые горизонты почв сельскохозяйственных угодий содержат в среднем больше фосфора, чем лесные; это есть прямой результат фос-форитования и внесения фосфорных удобрений.
Данные таблицы 2 показывают, что почвы Замланд-ского полуострова характеризуются повышенным фосфатным фоном. Этим объясняются многочисленные факты обнаружения очень высокого содержания подвижного фосфора, определяемого по методу Кирсанова, а также явление увеличения содержания подвижного фосфора в залежных почвах при подкислении.
Максимальная биогенная аккумуляция фосфора в лесных почвах приурочена к органоминеральным (А0А1) и перегнойным (АТ) горизонтам и составляет 0,30-0,46% Р2О5. В горизонтах А1 сильны элювиальные процессы, поэтому часть фосфора в кислых условиях лесных почв гумидного климата выносится в иллювиальную часть профиля. Оподзоленные горизонты содержат заметно меньше фосфора по сравнению с остальными (0,01-0,20, в среднем около 0,09% Р2О5). В альфегумусовых горизонтах наблюдается увеличение количества фосфора (в среднем 0,23% Р2О5) за счет привноса из верхней части почв. При этом выяснилась интересная тенденция: в альфегумусовых горизонтах автоморфных почв достоверно больше фосфора (в среднем 0,33%) по сравнению с аналогичными горизонтами в глееватых (0,18%) и глеевых (0,16%) почвах.
В окультуренных дерново-подзолистых песчаных и супесчаных почвах четко выделяются две группы: 1) почвы полевых севооборотов, сенокосов и пастбищ; 2) почвы овощных севооборотов. Различия между этими группами объясняет высокий коэффициент вариации в среднем по выборке (табл. 2). Первая группа почв содержит в среднем в гумусовом горизонте 0,31% Р 2О5 (интервал 0,20-0,46). Вторая группа характеризуется высокой степенью окультуренности с признаками за-фосфачивания почв. Среднее содержание в слое 0-20 см 1,22% Р2О5 (интервал 0,90-2,29). Столь высокое содержание валового фосфора - следствие фосфоритова-ния и длительного внесения торфо-пометной смеси.
В иллювиальных горизонтах почв полевых севооборотов и пастбищ содержится в среднем больше фосфора, чем в гумусовых (0,50% Р2О5), что указывает на активную миграцию. Несмотря на то, что фосфор относится к слабоподвижным мигрантам в условиях насыщения им гумусового горизонта и усиления промывного режима в оглеенных осушаемых почвах агроланд-шафтов наблюдается заметная миграция.
2. Статистические показатели содержания валового фосфора (%)
Почвы Категория земель п М т Нт (по Р2О5) V
Р Р2О5
Дерново-подзолистые песчаные и супесчаные Лес 22 0,11 0,25 0,02 0,01-0,41 36,1
С.-х. 25 0,18 0,42 0,04 0,21-2,29 90,9
Дерново-подзолистые суглинистые С.-х. 22 0,15 0,34 0,02 0,18-0,45 32,5
Буроземы песчаные и супесчаные Лес 30 0,15 0,34 0,02 0,09-0,74 51,6
С.-х. 22 0,20 0,46 0,03 0,30-0,89 40,7
Буроземы суглинистые Лес 20 0,12 0,27 0,01 0,12-0,54 51,8
С.-х. 22 0,13 0,29 0,02 0,19-0,49 27,9
Дерново-глеевые Лес 13 0,12 0,27 0,01 0,20-0,46 32,7
С.-х. 16 0,10 0,23 0,01 0,09-0,43 45,5
Аллювиальные Лес 12 0,135 0,31 0,01 0,23-0,41 24,6
С.-х. 16 0,19 0,44 0,02 0,30-0,46 9,1
Болотные низинные осушенные С.-х. 20 0,28 0,65 0,07 0,015-4,00 147,0
Иллювиальные горизонты почв овощных севооборотов содержат повышенное количество фосфора (в среднем около 0,66% Р2О5). При близком залегании грунтовых вод и песчаном гранулометрическом составе почв, фосфор активно вымывается, по-видимому, в составе органических комплексов. На повышенные концентрации фосфора в грунтовых водах под полями овощных севооборотов (0,10-0,25 мг/л) мы указывали ранее [3].
Корреляционный анализ выборки дерново-подзолистых песчаных и супесчаных почв сельскохозяйственных угодий показал, что в гумусовом горизонте наблюдается тесная связь фосфора с кальцием, серой, органическим веществом (г = 0,9-0,7). Это, прежде всего, влияние почв овощных севооборотов, так как они содержат высокое количество гумуса, серы и являются нейтральными. В иллювиальных горизонтах корреляционные связи слабой и средней силы обнаружены только с А1, Са, РЬ.
Дерново-подзолистые окультуренные суглинистые почвы отличаются меньшей вариабельностью содержания фосфора. Распределение по профилю - выраженное аккумулятивное. В иллювиальных горизонтах фосфора содержится меньше (в среднем 0,19% Р 2О5), чем в гумусовом. По данным корреляционного анализа в гумусовых горизонтах выявляется связь части фосфора с илистой фракцией (г = 0,44), мышьяком (г = 0,5), алюминием (г = 0,54), магнием (г = 0,77). В иллювиальных горизонтах не обнаружено достоверных корреляционных связей.
В группах буроземов различий по содержанию фосфора в почвах разной степени оглеения нет как в гумусовом, так в и иллювиальных горизонтах. Распределение фосфора по профилю - преимущественно аккумулятивное с максимумом в гор. А1. В гумусовых горизонтах лесных почв обнаруживается связь с органическим веществом (г = 0,6), серой (г = 0,6 в супесчаных и 0,8 в суглинистых).
В иллювиальных горизонтах всех лесных буроземов в среднем содержится 0,2% Р2О5. Несколько меньше содержится в глееватых почвах по сравнению с авто-морфными и глеевыми. Корреляционные связи нечеткие, только в глеевых почвах понижений обнаруживается связь с глиной, железом и алюминием (г = 0,6).
В окультуренных супесчаных буроземах проявляется связь валового фосфора с целой группой элементов (РЬ, 8, Бе, Мп, гп, Си), коэффициенты корреляции варьируют от 0,45 до 0,8. Только с содержанием органического вещества не обнаружено связи.
В окультуренных суглинистых буроземах обнаруживается корреляция с гумусом (г = 0,65) и кальцием (г = 0,55), зато резко ослабляется с серой. Такая незакономерная динамика требует изучения и показывает недостаточность корреляционного анализа для обоснованных выводов.
В иллювиальных горизонтах окультуренных буроземов в среднем содержится 0,2% Р2О5. При этом в иллювиальных горизонтах автоморфных почв больше (0,24%), чем в глееватых горизонтах осушенных буроземов (0,16%). Достоверных корреляционных связей не установлено.
На основании оценки потенциального плодородия почв по валовому фосфору [4] почвы сельскохозяйственных угодий Замландского полуострова характеризуются очень высоким уровнем (более 0,2% Р2О5). Это одна из причин хороших лесорастительных свойств почв и высокой продуктивности агроландшафтов.
В дерново-глеевых лесных почвах фосфор связан с илом, кальцием, серой и органическим веществом. Распределение по профилю фосфора остается аккумулятивным и резко снижается в горизонтах Bg и в. По-видимому, имеет место вынос фосфора при оглеении. В гумусовых горизонтах почв сельскохозяйственных угодий корреляционные связи с вышеуказанными элементами резко ослаблены. Аккумулятивный характер распределения по профилю сохраняется, но в некоторых почвах он близок к равномерному. В аллювиальных почвах, по-видимому, значение ила в закреплении фосфора выше, чем гумуса. Также корреляция наблюдается с 8, Бе, Мп, гп (г = 0,5-0,7).
В осушенных болотных почвах агроландшафтов выявлен максимальный разброс показателей содержания валового фосфора (табл. 2). Причина - наличие локальных очагов образования вивианита. В пахотных горизонтах почв над вивианитом содержание фосфора достигает 4% Р2О5, а железа 10,5% Бе203. Вивианит пропитывает толщу торфа в виде слоев мучнистой массы, быстро синеющих на воздухе или становящихся желтыми. Содержание фосфора до 25-27% Р2О5, а железа 32-38% Бе203.
Таким образом, породы и почвы западной части Калининградской области характеризуются относительно повышенным содержанием валового фосфора, что объясняется примесью коренных пород, включающих фосфориты. Увеличение количества валового фосфора в гумусовом горизонте почв сельскохозяйственных угодий по сравнению с лесными почвами - результат длительного применения фосфорных удобрений.
Литература
1. Гуревич Г.И., Казанов Ю.В. Полезные ископаемые Калининградской области. - Калининград, 1976. - 100 с.
2. Завалишин А.А., Надеждин Б.В. Почвенный покров Калининградской области / Почвы Калининградской области. - М.: Изд-во АН СССР, 1961. - С. 5-130.
3. Анциферова О.А. Почвы Замландского полуострова и их антропогенное изменение. Часть 1. Факторы почвообразования. Почвы подзолистого и буроземного рядов. - Калининград, 2008. - 397 с.
4. Мотузова Г.В., Безуглова О.С. Экологический мониторинг почв. - М., 2007. - 237 с.
