Кальций и магний в дерново-подзолистых почвах Предуралья Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

335^»- Аграрный вестник Урала №2 (81), 2011 г.

Агрономия

кальции и магнии в дерново-подзолистых почвах предуралья

е. м. Митрофанова,

кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, Пермский Научно-исследовательский институт сельского хозяйства

614532, Пермский край, Пермский район, с. Лобаново, ул. Культуры, д. 1, кв. 44; тел. 89024769864; e-mail: mitrofanova, ekaterina@gmail.com

Ключевые слова: дерново-подзолистая почва, содержание обменного кальция, содержание обменного магния, запасы карбонатов, необменный кальций, подвижный кальций, профильное распределение кальция.

Keywords: Soddy-podzolic soil, the content of exchange calcium, the content exchange magnesium, stocks of carbonates, not exchange calcium, mobile calcium, profile distribution of calcium.

На территории Предуралья в связи с неоднородностью материнских почвообразующих пород, разнообразием топографических условий и растительности наблюдается большая пестрота почв. Преобладающая часть пашни (69,9 %) приходится на дерново-

подзолистые почвы. Больше половины всех сельскохозяйственных угодий также расположено на этих почвах. По данным

Н. Я. Коротаева [1], дерново-подзолистые почвы Среднего Предуралья, сформировавшиеся на богатых основаниями пермских глинах, отличаются от таких же почв центральной России повышенным содержанием перегноя, повышенной емкостью обмена катионов и всего поглощающего комплекса. М. А. Глазовская с соавторами [2] отмечают, что материнские породы, на которых сформировались дерново-подзолистые почвы водораздельных равнин Прикамья, имеют высокую емкость поглощения и насыщены кальцием и магнием. И. О. Алябина [3], изучая роль химического состава породы в процессе почвообразования, утверждает, что состав исходных материнских пород оказывает огромное влияние на свойства развивающихся на них почв. На богатых кальцием и магнием породах формируются почвы с высокой емкостью катионного обмена и большой степенью насыщенности почвенного поглощающего комплекса. В пахотном слое дерново-слабоподзолистых глинистых и суглинистых почв Предуралья содержатся максимальные значения обменных оснований. Величина обменных оснований заметно снижается по мере повышения степени оподзоленности почвы и облегчения гранулометрического состава [4].

К. К. Гедройц [5] отмечал, что только благодаря наличию кальция в почве создаются наиболее благоприятные условия для жизни большинства высших растений и аэробных микроорганизмов. Кальций является важнейшим элементом-биофилом, играющим большую роль в почвообразовании и плодородии почв в связи с его высокой миграционной способностью, значительным потреблением растениями и участием в обменных реакциях [6, 7]. Роль ионов кальция и его соединений в почве и растениях многогранна. Кальций одновременно является

удобрением для почвы и питательным веществом для растений [8]. Магний -незаменимый макроэлемент в питании растений, роль которого определяется участием в фотосинтезе и деятельности ферментов, осуществляющих отщепление фосфорной кислоты от молекул АТФ. Важную роль играет магний и в процессах, связанных с фиксацией атмосферного азота бобовыми растениями [9].

В почвенном растворе кальций уравновешен растворимыми анионами. Значительно больше кальция в составе катионообменного комплекса почвы. Растворимый и обменный кальций - основные формы этого элемента, способные передвигаться к корням растений и поглощаться ими. Кроме того, кальций присутствует в составе различных по растворимости почвенных минералах. Магний представлен различными минералами, обменным магнием катионообменного комплекса и ионной формой в почвенном растворе [10].

В настоящее время почти везде наблюдается процесс обеднения почв кальцием, но он имеет различное количественное выражение и поэтому неодинаково отражается на плодородии[11].

Методика исследований.

Исследования проводятся на базе длительного полевого опыта, заложенного в 1980 г. в 1-м поле полевого 7-польного севооборота с чередованием культур: чистый пар, озимая рожь, яровая пшеница + клевер, клевер 1-11 г. п., ячмень, овес.

Почва под опытом дерновослабоподзолистая среднесуглини-

стая (суглинок средний песчанокрупнопылеватый), сформированная на некарбонатной покровной глине. Характерной особенностью исходной почвы является высокое содержание обменных форм кальция и магния, которое увеличи-

вается с глубиной, как и сумма поглощенных оснований. Реакция почвенной среды кислая. Подробная характеристика почвы приведена в предыдущей работе [12].

Химические анализы почвы выполнены общепринятыми методами [13, 14].

Определенной и общепринятой схемы разделения различных форм соединений кальция в почве не существует. Используя различные вытяжки, можно разделить общий фонд кальция в почве на группы соединений с разной подвижностью, а следовательно, играющих разную роль в процессах превращения кальция в почвах [6]. Для изучения форм кальция в почве мы использовали идею Полярно-альпийского ботанического сада-института, где за основу были приняты методы изучения форм калийных соединений. Биогеохимическая роль кальция и калия в почвах, по мнению авторов [6, 7], характеризуется близкими чертами, в частности, высокой миграционной способностью и интенсивным поглощением этих элементов растениями. Необменный кальций определяли в 2 Н, а подвижный - в 0,2 Н солянокислых вытяжках после двухсуточного настаивания при температуре 24 °С. Обменный кальций - 1 Н раствором KCl. Количество необменного кальция вычисляли путем вычитания содержания обменного кальция из количества его, переходящего в 2 Н HCl-вытяжку. Кальций в растворах определяли трилонометрически.

Статистическая обработка результатов исследований проведена методом дисперсионного анализа [15] с использованием ПК.

Результаты исследований.

В почве центральной зоны в течение 4-х ротаций севооборота сохраняется высокое содержание обменного кальция и повышенное - обменного магния (табл. 1).

По данным лизиметрических

Таблица 1

Содержание и запасы карбонатов в метровом слое почвы (конец IV-ой ротации севооборота)

Глубина, см Кальций Магний

Ca (мэкв/100г) СаСО3 ( т/га) Mg (мэкв/100г) MgC03(T/ra)

0-20 16,0 3,3

20-40 18,8 3,1

40-60 21.2 7,2

60-80 25,8 9,4

80-100 28.9 11,2

Всего:

Аграрный вестник Урала №2 (81), 2011 г. „

Агрономия

Таблица 2

Формы соединений кальция в почве

Вариант Глубина Необменный Обменный Подвижный

ОТК СаСО3 см мэкв /100г мг /100г мэкв /100г мг /100г мэкв /100г мг /100г

Без удобрений 0 0-20 21,5 430,0 16,0 320,0 17,5 350,0

20-40 18,7 374,0 18,8 376,0 18,4 367,5

40-60 22,6 451,3 21,2 424,0 18,8 375,0

60-80 30,4 608,7 25,8 516,0 23,1 462,5

80-100 33,6 672,0 28,9 578,0 25,0 500,0

1.0 0-20 24,7 494,0 16,0 320,0 18,0 360,0

20-40 20,5 409,3 17,1 342,0 17,8 355,0

40-60 15,3 306,0 22,2 444,0 19,6 392,5

60-80 26,7 534,0 26,4 528,0 21,6 432,5

80-100 28,7 573,3 27,6 552,0 22,9 457,5

2ОТК 0 0-20 23,3 573,3 14,2 284,0 15,1 302,5

20-40 22,4 448,0 15,1 302,0 19,3 385,0

40-60 20,7 414,0 23,1 462,0 19,1 382,5

60-80 36,4 727,3 26,2 524,0 21,4 427,5

80-100 35,3 706,0 27,2 544,0 23,4 467,5

1,0 0-20 22,4 448,0 15,1 302,0 18,5 370,0

20-40 20,4 407,3 17,2 344,0 18,4 367,5

40-60 19,0 379,3 24,8 496,0 19,3 385,0

60-80 25,9 518,0 27,3 546,0 21,3 425,0

80-100 28,1 561,3 28,2 564,0 22,5 450,0

НСР05 ч.р азл.(ОТК) Fф<Fт Fф<Fт Fф<Fт

НСР05 ч.разл.(СаСО3). 8,5 Fф<Fт Fф<Fт

НСР05 ч.разл. (глубина) 6,7 1,86 2,08

исследований [15], средние ежегодные потери через инфильтрацию атмосферных осадков карбонатов кальция и магния из слоя почвы 0-60 см составляют 130 и 47 кг/га. За 4 ротации севооборота (28 лет) потери, соответственно, составили 3640 и 1316 кг/га. Ориентировочный вынос урожаями полевых культур за рассматриваемый период - 1720 и 970 кг/ га. Таким образом, расход карбонатов за 4 ротации составил 5360 и 2286 кг/га, а запасы в слое 0-60 см почти на порядок выше. Нельзя не учитывать и восходящую миграцию оснований из нижележащих горизонтов почвы и приход кальция и магния с пожнивными и корневыми остатками. Следовательно, большие запасы кальция и магния в исследуемой почве являются главной причиной устойчивого содержания основных катионов почвенного поглощающего комплекса в течение 4-х ротаций севооборота.

Исследование форм кальция показало, что применение минеральных удобрений и последействие извести оказало слабое влияние на профильное распределение необменного, обменного и подвижного кальция (табл. 2).

Содержание форм кальция достоверно увеличивается с глубиной. Необменный кальций, представляющий ближайший резерв для пополнения запасов обменного и подвижного, мало связан с содержанием органического вещества почвы, количеством частиц физической глины и ила (г = -0,49, г = 0,43, г = 0,41 при уровнях значимости 0,03-0,07 соответственно). По-видимому, содержание этой формы определяется минералогическим составом почвообразующей породы. К аналогичному выводу пришли исследователи подзолистых почв Кольского полуострова [7].

Содержание обменного и подвижного кальция находится в тесной положительной корреляционной зависимости от количества частиц физической глины и ила (коэффициенты корреляции между содержанием частиц < 0,01 мм и обменным кальцием 0,89, подвижным - 0,68; содержанием частиц < 0,001 мм и обменным кальцием 0,90, подвижным - 0,71 при уровне значимости 0,001). Поскольку для исследуемой почвы характерно резко убывающее распределение углерода по профилю почвы, с органическим веществом и содержанием обменной и подвижной форм выявлены тесные отрицательные корреляционные связи (г = -0.85, г = -0.73). Следовательно, минеральные коллоиды в большей степени

определяют содержание подвижной и обменной форм кальция в профиле исследуемой почвы.

Количество подвижных форм кальция в отдельных вариантах опыта выше, чем обменных. Это связано с тем, что при действии на почву кислоты в раствор переходит некоторое количество обменного кальция в результате перехода его из поглощенного состояния и, вероятно, при частичном разрушении почвенного поглощающего комплекса [6]. Между подвижной и обменной формами кальция установлена тесная линейная связь (г = 0,88 при уровне значимости 0,001). Необменная форма тесно связана с подвижной (г = 0,73), с обменной формой связь средней тесноты (г = 0,61).

Выводы.

Дерново-подзолистые почвы, сформированные на богатых кальцием и магнием породах, в течение 28-летнего с/х использования сохраняют исходный уровень содержания обменных оснований.

Максимальное содержание необменных, обменных и подвижных форм кальция в метровом слое почвы отмечено на глубине 80-100 см.

Содержание обменных и подвижных форм кальция тесно связано с количеством частиц физической глины и ила.

Необменные формы кальция находятся в средней корреляционной зависимости: прямой - с количеством частиц физической глины и ила и обратной - с содержанием органического вещества.

Литература

1. Коротаев Н. Я. Подзолистые почвы Среднего Предуралья : автореф. дисс. ... докт. сельхоз. наук. Молотов,1949. 38 с.

2. Глазовская М. А., Кречетов П. П., Черницова О. В. Общие закономерности накопления и возобновления запасов элементов-органогенов в дерново-подзолистых почвах хвойно-широколиственных лесов // Почвоведение. 2004. № 12. С.1430—1439.

3. Алябина И. О. Закономерности формирования поглотительной способности почв. М. : РЭФИА, 1998. 47 с.

4. Вологжанина Т. В. Почвенный покров // Агрохимия на службе земледелия. Пермь, 1981. С.9—39.

5. Гедройц К. К. Учение о поглотительной способности почв. Гос. изд-во с/х и колх. кооперативной литературы. М., Л.,

1932. 203 с.

6. Переверзев В. Н., Кошлева Е. А. Кальций в подзолистых почвах разного гранулометрического состава // Почвоведение. 1997. № 3. С. 352—359.

333^*^ Аграрный вестник Урала №2 (81), 2011

Агрономия

7. Переверзев В. Н., Иваненко Н. К., Кошлева Е. А. Кальций в подзолистых почвах Кольского полуострова. Апатиты, 2000. 101 с.

8. Кершбергер М., Пройскер Т. Азот для почвы важен. А кальций? // Новое сельское хозяйство. 2007. № 4. С. 68—70.

9. Небольсин А. Н., Небольсина З. П. Теоретические основы известкования почв. СПб. : ЛНИИСХ, 2005. 252 с.

10. Барбер С. А. Биологическая доступность питательных веществ в почве. Механистический подход / Пер. с англ.

Ю. Я. Мазеля. Под ред. и с предисл. Э. Е. Хавкина. М. : Агропромиздат, 1988. 376 с.

11. Шильников И. А., Лебедева Л. А. Известкование почв. М. : Агропромиздат, 1987. 171 с.

12. Митрофанова Е. М. Динамика обменных оснований и кислотности дерново-слабоподзолистой почвы Предуралья // Аграрный вестник Урала. 2009. № 5. С. 64—67.

13. Аринушкина Е. В. Руководство по химическому анализу почв. М. : Изд-во МГУ, 1962. 491 с.

14. Агрохимические методы исследования почв / Под ред. А. В. Соколова. М. : Наука,1975. 656 с.

15. Митрофанова Е. М. Потери элементов питания из почвы // Химизация сельского хозяйства. 1990. № 5. С. 15—16.

влияние длительного применения удобрений на агрохимические показатели И БАЛАНС ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕщЕСТВА В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОй ПОЧВЕ РЕСПУБЛИКИ КОМИ

Н. Т. ЧЕБОТАРЁВ,

доктор сельскохозяйственных наук,

А. Г. ТУЛИНОВ,

младший научный сотрудник, Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Республики Коми Россельхозакадемии

167003, Республика Коми, г. Сыктывкар, ул. Ручейная, д. 27; тел. 8(8212)31-95-03; e-mail: nipti@bk.ru

Ключевые слова: почва, органические удобрения, минеральные удобрения, севооборот, баланс гумуса, плодородие. Keywords: soil, organic fertilizers, mineral fertilizers, а crop rotation, balance of humus, fertility.

Использование агрохимических средств в агроэкосистеме является важнейшим условием развития современного земледелия. Однако нарушение научных основ систематического применения минеральных и органических удобрений в агроценозе может привести к несбалансированному питанию сельскохозяйственных культур и питательной ценности растительной продукции.

В связи с этим целью нашей работы было изучение влияния органических и минеральных удобрений, использованных в шестипольном кормовом севообороте на воспроизводство плодородия дерновоподзолистых среднеокультуренных почв и изменение продуктивности сельскохозяйственных культур. Исследования проводили в 1978-2009 гг. на дерновоподзолистой легкосуглинистой почве в 6-типольном кормовом севообороте (картофель; однолетние с подсевом многолетних трав; многолетние травы 1 г. п.; многолетние травы 2 г. п.; однолетние травы; картофель). Органические удобрения в форме торфонавозного компоста (ТНК) в дозах 40 и 80 т/га вносили под картофель. Средние агрохимические показатели ТНК: рНкс| - 7,2-7,5; сухое вещество - 26-30 %; зольность - 20-22%; содержание общего азота - 0,52-0,60 %; общего фосфора - 0,50-0,56 %; общего калия - 0,42-0,48 %. Ежегодные дозы минеральных удобрений составили под картофель - ^0Р30К180; однолетние травы - ^0Р К ; многолетние травы -

сплошной, поделяночный. Применяли минеральные удобрения в форме аммиачной селитры, двойного суперфосфата и хлористого калия. Урожайные данные, результаты анализов проб почв и растений обработаны методом дисперсионного анализа.

Длительное (31 год) применение органических и минеральных удобрений в кормовом севообороте оказало существенное влияние на изменение основных агрохимических свойств дерново-подзолистой почвы (табл.1).

Наиболее значительным было увеличение содержания гумуса при совместном

применении органических и минеральных удобрений (0,8 %) или внесение только одних органических удобрений (0,3-0,6%) по сравнению с исходным его содержанием (в контроле количество гумуса не изменилось - 2,1 %). Неизменное содержание гумуса в почве варианта без удобрений показывает, что минерализация гумуса и его накопление за счет гумификации растительных остатков культур севооборота были равными, что определяет сохранение плодородия почвы в течение длительного периода.

Отмечено значительное подкисле-ние почвы (на 0,6 ед. рНк |) в варианте с

Таблица 1

Влияние длительного использования удобрений на агрохимические показатели дерновоподзолистой почвы (слой 0-20 см)

Вариант Гумус, % PHkcl Hr S P2O5 к2о

мг-экв/100 г почвы мг/кг почвы

1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

Без удобрений (контроль) 2,1 2,1 5,5 4,7 3,1 4,1 10,3 11,2 223 146 146 77

№К 2,5 2,5 5,4 4,8 3,4 3,9 14,8 12,8 201 269 156 214

ТНК 40 т/га 2,5 2,8 5,2 5,0 3,7 3,6 15,3 14,4 211 306 148 162

ТНК 40 т/ га + №К 2,1 2,9 4,8 5,3 4,2 4,1 13,3 12,6 184 331 181 203

ТНК 80 т/га 2,4 3,0 5,3 5,5 3,8 3,6 15,5 14,7 201 365 170 188

ТНК 80 т/ га + №К 2,3 3,1 5,3 5,7 3,6 3,5 13,2 12,5 227 345 190 224

НСР05 0,23 0,24 0,46 0,51 0,36 0,33 0,91 1,12 26 36 18 22

повторность 4-кратная. Учет урожая Примечание. В графе 1 - 1978 г., 2 - 2009 г.

NP32K . Площадь опытной делянки 100

2

м