CC BY
13
УДК 631.411.6
ПОДВИЖНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ КАЛИЯ В ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЕ РИЗОСФЕРЫ КЛЕНА ОСТРОЛИСТНОГО
И.В.Данилин, Т.А. Соколова, А.В. Кирюшин, Ю.Г. Изосимова
В гор. (AO)EL подзолистой почвы в ризосфере клена остролистного (Acerplatano-ides L.) и во вмещающей почве определяли содержание калия в целом и во фракциях > 5, 1—5 и < 1 мкм в вытяжках 1 М NH4OAC, 2 M HCl и 10% HCl с кипячением. Установлено, что в ризосфере с более высоким количеством органического вещества по сравнению с вмещающей почвой обменного калия содержится достоверно больше. Исходя из существующих градаций обеспеченности этим элементом древесных культур, почва ризосферы относится к таковой с повышенной обеспеченностью, а вмещающая — к среднеобеспеченной калием.
В почве ризосферы клена по сравнению с вмещающей почвой больше трудногид-ролизуемого калия, что можно объяснить переходом элемента в кислотную вытяжку из наиболее тонкодисперсных и плохо окристаллизованных слюд и иллитов. Предполагается, что повышенное содержание указанных минералов в ризосфере связано с интенсификацией в ней процессов иллитизации и физического дробления слюдистых и иллитовых частиц из более крупных фракций.
Ключевые слова: иллитизация, обменный калий, легкогидролизуемый калий, труд-ногидролизуемый калий, калийная буферная система.
Введение
Известно, что свойства почв и состояние элементов питания в ризосфере разных видов растений и во вмещающей почве по многим показателям существенно различаются. Это связано с непрерывным поступлением в ризосферу корневых экссудатов, пограничных и отмерших клеток, активным функционированием микробного сообщества и других компонентов почвенной биоты. За счет испарения влаги с поверхности листьев растений в сторону ризосферы происходит передвижение почвенных растворов с находящимися в них растворенными веществами [7]. Различия между почвой ризосферы и вмещающей проявляются по-разному в зависимости от свойств почвы, состава и стадии развития растений, условий их функционирования и т.д.
При изучении специфики свойств почв в ризосфере используются разные методологические подходы. Чаще всего сопоставляют показатели образцов, отобранных непосредственно в поле. В некоторых случаях применяют специальные установки — ризотроны, или ризобоксы, которые позволяют наблюдать за изменением почвенных свойств на разном расстоянии от корня как в природных условиях, так и в лаборатории [25].
Все сказанное в полной мере относится к исследованиям, посвященным подвижным соединениям калия — одного из важнейших элементов питания — в ризосфере разных растений. Именно здесь, как в природных, так и агроландшафтах, с наибольшей интенсивностью функционирует бу-
ферная система в отношении соединений калия, связанная с трансформационными изменениями глинистого материала. Функционирование этой системы приводит к тому, что при повышении концентрации калия в почвенном растворе этот элемент поглощается лабильными глинистыми минералами в обменной и необменной формах. При необменном поглощении в составе тонких фракций повышается содержание иллитоподобных минералов. При истощении почвы по калию биота начинает поглощать этот элемент сначала из обменной, а затем из необменной формы, и этот процесс приводит к увеличению количества лабильных структур [ 13, 21, 22]. Указанные процессы в одной и той же почве могут сменять друг друга в годовом цикле. Очевидно, что лишь часть данной системы может быть количественно охарактеризована величиной калийной буферности по Беккету [14], так как этот метод дает представление о способности почвы поддерживать концентрацию калия в растворе только за счет легкообменных форм в условиях равновесия. Попытки охарактеризовать способность почвы отдавать этот элемент в раствор из более прочно-связанных соединений, в том числе и из необменных форм, были предприняты в работах Т.В. Кар-пинец и Г.С.Липкиной [3] для черноземов.
В большинстве работ, в которых исследования проводились в поле, отмечается увеличенное содержания обменного калия в почве ризосферы по сравнению с вмещающей почвой. Эта закономерность выявлена в почве Dystrochrept ризосферы дуглассии (Pseudotsuga menziesii) в горах Божоле на востоке Франции [24], в камбисолях и вертисо-
лях ризосферы оливковых деревьев (Olea europea) Северного Алжира [15]. В последнем случае наблюдалось накопление не только обменного, но и более прочно закрепленного калия, переходящего в вытяжку 1 М HNO3 с кипячением.
Более высокому содержанию обменного калия в почве ризосферы при прочих равных условиях способствует наличие на корнях растений определенных эктомикоризных грибов. Это обнаружено в почве Brunisolic Grey Luvisol в ризосфере пихты шершавоплодной (Abies lasiocarpa) с эктомико-ризными грибами Piloderma и Mycelium radicisat-rovirens [12] и в Picea engelmannii с грибами Piloderma, Inocybelacera и Hebeloma [17].
При изучении влияния ризосферного эффекта на состояние калия в ризобоксах в модельном опыте на почвах Yellow Cinnamonic (Китай) оказалось, что содержание обменного и трудногидроли-зуемого калия в ризосфере рапса (Brassic anapus) и риса (Oryza sativa) было меньше, чем во вмещающей почве [20]. Результаты вегетационного опыта на бедной элементами питания лесной почве из Баварии показали, что при внесении минеральных удобрений происходит снижение количества водорастворимого и обменного калия в ризосфере Picea abies по сравнению с вмещающей почвой. Без внесения удобрений достоверных различий по этим показателям не наблюдалось [25].
Концентрация калия в почвенном растворе из ризосферы может быть выше или ниже, чем во вмещающей почве, в зависимости от ее свойств и других факторов. Концентрация калия в почве Dyst-rochrept в растворе из ризосферы дуглассии по сравнению с вмещающей почвой увеличивалась на порядок [24]. Еще большее увеличение концентрации элемента во все сезоны и во всех горизонтах наблюдалось в ризосфере Picea abies и Fagus sylvatica [16]. Концентрация калия в растворе в местах скопления мицелия эктомикоризных грибов Hysterangium в почвах под лесом из дуглассии в мае была в четыре раза выше, чем на участках без мицелия [18].
Из рассмотренных данных следует, что бoль-шая часть экспериментальных исследований относится к калию в обменной форме и его концентрации в растворе из почв ризосферы двух древесных культур — Picea abies и Pseudotsuga menziesii. Сведения о менее подвижных соединениях калия и о его соединениях в ризосфере других видов деревьев немногочисленны. В данной работе проведено сравнение содержания обменного, легкогидролизу-емого и трудногидролизуемого калия в ризосфере клена остролистного и во вмещающей почве. Клен остролистный широко распространен в пределах южной тайги европейской части России, часто — как компонент смешанных лесов.
Объекты и методы исследования
Объекты исследования — образцы почвы из гор. (AO^L ризосферы клена остролистного (Acer platanoides) и из вмещающей палево-подзолистой (Центрально-Лесной заповедник, Нелидовский р-н Тверской обл.). На фоне общего преобладания здесь еловых древостоев встречаются участки смешанных лесов и парцеллы, в пределах которых доминируют одна или несколько лиственных пород деревьев, в том числе клен остролистный, береза (Betula pendula), осина (Populus tremula). Появление таких участков может быть следствием воздействия некоторых факторов, например, более близкого залегания карбонатной морены или сплошных ветровалов, приводящих к гибели елового древостоя и увеличению освещенности.
На одном из таких участков с высокой долей (30—40%) в древесном ярусе клена остролистного 15—30-летнего возраста была выбрана площадка размером около 50 м2, в пределах которой из гор. (AO)EL в пятикратной повторности отобрали образцы из ризосферы клена и из вмещающей почвы. Остальные древесные культуры представлены елью, березой и осиной. В напочвенном покрове присутствуют зеленчук (Galeobdo-lon luteum), кислица (Oxalis acetosella), печеночница (Hepatica nobilis), майник (Maianthemum bi-folium), костяника (Rubus saxatilis), зеленые мхи (Poytrichum sp.) и другие виды неморального и бо-реального разнотравья. На той же площадке был заложен разрез, из которого отбирали образцы по генетическим горизонтам. Исследуемый профиль соответствует названию: палево-подзолистая легкосуглинистая почва на покровном суглинке, подстилаемом тяжелосуглинистой мореной (подтип палево-подзолистых почв в типе подзолистых, по [4]) (табл. 1). По WRB 2007 [7], почва относится к реферативной группе Альбелювисолей (Albeluvisols). Горизонт (AO)EL имеет наиболее кислую реакцию среды и высокое содержание органического вещества, в составе которого велика доля не полностью разложившихся растительных остатков.
Таблица 1
Химические свойства почв
Горизонт РН С % Обменные катионы, смоль-экв/кг
водный солевой Ca Mg K H + Al
L 5,78 5,23 94,02* 18,55 2,07 2,21 2,8
F 5,04 3,99 78,78* 27,03 3,06 1,91 1,9
(AO)EL 4,54 3,57 5,22 1,57 0,26 0,80 1,4
EL 5,02 4,29 0,69 0,24 0,14 0,38 0,9
BD 5,33 3,78 0,19 4,75 0,64 0,63 2,4
*Потеря при прокаливании.
Образцы отбирали только из гор. (AO)EL, поскольку в нижележащем гор. EL количество корней намного меньше, а в вышележащих органогенных, густо пронизанных корнями деревьев и травянистых растений, отделить почву ризосферы именно клена было затруднительно. Отбор проходил следующим образом: из горизонта брали общий образец, из него извлекали корни с прилипшей почвой; после встряхивания на них оставалось некоторое количество почвенного материала («бусы» диаметром < 3 мм), который принимали за почву ризосферы. Осыпавшийся при встряхивании материал рассматривали как вмещающую почву.
Предыдущие исследования (неопубликованные данные авторов) показали, что почва ризосферы по сравнению с вмещающей содержит достоверно больше углерода органического вещества (медианные значения составили 5,17 и 4,20% соответственно), и для нее характерна тенденция к более высоким значениям рН водной и солевой суспензий и к более низким величинам обменной кислотности.
Илистую и тонкопылеватую фракции выделяли методом отмучивания [1] без предварительной химической обработки. Суспензии коагулировали раствором 1 М CaCl2 и отмывали от избытка хлорид-иона диализом против дистиллированной воды.
Содержание разных форм соединений калия в почве и во фракциях < 1, 1—5 и > 5 мкм определяли методом пламенной фотометрии на приборе Jenway PFP7 в следующих вытяжках: обменный калий — в 1 M NH4OAс, легкогидролизуемый — в 2 М HCl, по Пчелкину, трудногидролизуемый — по Гед-ройцу, в 10% HCl с кипячением [5]. Остальные анализы выполняли общепринятыми методами [2].
Статистическую обработку результатов проводили в пакетах программ Яи STATISTICA. Использовали приемы преимущественно непараметрической статистики.
Результаты и их обсуждение
При анализе распределения различных соединений калия по фракциям разного размера выявле-
ны две вполне ожидаемые общие закономерности, наблюдаемые и в ризосфере, и во вмещающей почве (табл. 2). Первая, статистически подтвержденная (Р = 0,99), заключается в том, что количество калия, переходящее во все вытяжки, достоверно возрастает по мере уменьшения размера фракций, т.е. с увеличением поверхности частиц, взаимодействующей с реагентом. Оно максимально в илистой фракции, несколько меньше во фракции тонкой пыли и еще ниже во фракции > 5 мкм. В почве в целом этот показатель занимает промежуточное положение между крупной и тонкими фракциями, поскольку твердая фаза почвы включает в себя частицы всех размеров. Определенное влияние на этот показатель, особенно на содержание трудно-гидролизуемого калия, также может оказывать минералогический состав частиц разного размера. Носителем подвижного калия, кроме обменного, являются преимущественно слоистые силикаты группы иллитов, которые находятся в тонких фракциях. Вместе с тем в составе фракции > 5 мкм содержание как трудногидролизуемого, так и легко-гидролизуемого калия остается достаточно высоким. Это можно объяснить неполным отделением фракций ила и тонкой пыли из образцов методом Р.Х. Айдиняна [1] без предварительной обработки ультразвуком или химическими реагентами. В результате в составе крупных фракций глинистый материал может оставаться в составе прочных агрегатов.
Вторая, также статистически подтвержденная (Р = 0,99) закономерность, которая касается каждой из фракций и почвы в целом как в ризосфере, так и во вмещающей почве, заключается в том, что количество подвижного калия достоверно возрастает по мере увеличения агрессивности реагентов (табл. 2). Оно максимально в наиболее жесткой вытяжке Гедройца (10% HCl с кипячением); в более мягкой вытяжке Пчелкина (2 М HCl без нагревания) содержание калия снижается в 2—3 раза, а в еще менее агрессивной вытяжке Масловой оно снижается почти на порядок.
Таблица 2
Содержание разных форм соединений калия в почве, смоль-экв/кг, медианные значения (в скобках — среднее), п = 5
Форма соединений калия < 1 мкм 1—5 мкм > 5 мкм Почва в целом
ризосфера вмещающая почва ризосфера вмещающая почва ризосфера вмещающая почва ризосфера вмещающая почва
Трудногидроли-зуемая 4,35 (4,05) 3,93 (3,73) 2,43 (2,40) 2,04 (2,20) 1,23 (1,20) 0,78 (0,87) 2,04 (2,18) 1,79 (1,77)
Легкогидролизу-емая 1,32 (1,31) 1,26 (1,26) 1,06 (1,05) 1,02 (1,03) 0,33 (0,35) 0,34 (0,36) 0,65 (0,67) 0,59 (0,63)
Обменная н/о н/о н/о н/о н/о н/о 0,28 (0,28) 0,18 (0,18)
Таблица 3
Содержание наиболее прочно связанных с твердой фазой почвы подвижных соединений калия, % (и =5)
Соединения калия < 1 мкм 1—5 мкм > 5 мкм Почва в целом
ризосфера вмещающая почва ризосфера вмещающая почва ризосфера вмещающая почва ризосфера вмещающая почва
Подвижные соединения калия, смоль-экв/кг 3,03 (2,74) 2,62 (2,47) 1,42 (1,35) 1,03 (1,17) 0,8 (0,85) 0,45 (0,51) 1,25 (1,32) 1,25 (1,51)
Доля от трудно-гидролизуемого калия, % 69 66 58 50 71 58 68 70
По полученным данным была рассчитана разность между содержанием трудногидролизуемого калия в вытяжке Гедройца и легкогидролизуемого калия в вытяжке Пчелкина (табл. 3). Такой расчет возможен, поскольку в обеих вытяжках использован один и тот же реагент, но в разной концентрации, при этом в вытяжке Гедройца добавляется еще воздействие более высокой температуры. Поэтому полученную разность можно рассматривать как содержание наиболее прочно связанных с твердой фазой подвижных соединений калия. Из табл. 3 видно, что во всех фракциях и в почве в целом трудногид-ролизуемый калий на 50—70% представлен именно такими наиболее прочно связанными соединениями как в ризосфере, так и во вмещающей почве.
Анализ результатов, приведенных в табл. 2 и 3, и обработка полученных данных с использованием статистических методов позволили оценить достоверность различий в содержании подвижных соединений калия между почвой ризосферы и вмещающей почвой. Содержание трудногидролизуемого калия во всех изученных фракциях и почве в целом в ризосфере превышает соответствующие величины во вмещающей почве и по медианным, и по средним значениям. При этом достоверность различий подтверждается статистической обработкой для почвы в целом (Р = 0,99) и для фракции
Рис. 1. Диаграммы размаха содержания трудногидролизуемого калия в почве ризосферы (а) и вмещающей (б) во фракциях < 1 мкм (1), 1—5 мкм (2), >5 мкм (3) и почве в целом (4), ммоль-экв/100 г почвы
>5 мкм (Р = 0,94) (рис.1). Во фракциях ила и тонкой пыли эти различия выявляются на уровне тенденции.
Содержание наиболее прочно связанных с твердой фазой подвижных соединений калия, рассчитанное по разности между количеством калия в вытяжках Гедройца и Пчелкина, достоверно выше (Р = 0,90) в ризосфере по сравнению с вмещающей почвой во фракции > 5 мкм (рис. 2). В тонких фракциях это различие выявляется на уровне тенденции, а в почве в целом — отсутствует.
Содержание легкогидролизуемого калия, извлекаемого вытяжкой Пчелкина, обнаруживает сла-бовыраженную тенденцию к накоплению в ризосфере по сравнению с вмещающей почвой только во фракции ила и почве в целом, в то время как во фракциях 1—5 мкм и > 5 мкм такое накопление не выявлено (табл.2).
В почве в целом наблюдается достоверное (Р= = 0,94) увеличение количества обменного калия в ризосфере по сравнению с вмещающей почвой (рис.3). Во фракциях разного размера обменный калий не определяли, поскольку суспензии тонких фракций коагулировали СаС12, что приводит к вытеснению кальцием значительной части обменного калия.
Рис. 2. Диаграммы размаха содержания наиболее прочно связанных с твердой фазой подвижных соединений калия, рассчитанного по разности между его количеством в вытяжках Гедройца и Пчелкина, фракции > 5 мкм ризосферы (а) и вмещающей почвы (б), ммоль-экв/100 г почвы
Рис. 3. Диаграммы размаха содержания обменного калия в почве ризосферы (а) и вмещающей почве (б), ммоль-экв/100 г почвы
Сопоставляя полученные данные по содержанию обменного калия с существующими градациями обеспеченности древесных культур этим элементом питания [8], можно заключить, что почва ризосферы относится к таковой с повышенной обеспеченностью, а вмещающая почва — к среднеобеспеченной калием.
Из представленных материалов можно заключить, что почва ризосферы по сравнению с вмещающей существенно обогащена обменным и труд-ногидролизуемым калием. Последний представлен наиболее прочно связанными с твердой фазой подвижными соединениями этого элемента. В то же время количество легкогидролизуемого калия в ризосфере мало отличается от такового вмещающей почвы. Такие результаты дают основание предполагать, что в указанные вытяжки калий поступает из разных источников.
Можно предположить, что в вытяжку Масло-вой обменный калий вытесняется преимущественно с обменных позиций, находящихся на функциональных группах органического вещества. Поскольку почва ризосферы, как было отмечено, содержит достоверно больше органического вещества, она обогащена обменными катионами, в том числе — калием. Это подтверждается высоким ранговым коэффициентом корреляции Спирмена (0,95, значим при Р = 0,99) между содержанием обменного калия и Сорг.
Источником трудногидролизуемого калия и наиболее прочно закрепленных в твердой фазе соединений этого элементав тонкодисперсных фракциях являются минералы групп слюд и иллитов. Экспериментально показано, что логарифм скорости их растворения почти линейно возрастает при снижении рН с 4 до 1 [19]. Поскольку при определении легкогидролизуемого и трудногидро-лизуемого калия используются вытяжки с еще более низкими значениями рН, а вытяжка Гедройца включает кипячение с 10% HCl, можно ожидать растворение в них слюд и иллитов и переход в вы-
тяжку Гедройца большего количества калия, чем в вытяжку Пчелкина.
Вместе с тем даже в наиболее жесткой вытяжке 10% HCl с кипячением растворяется лишь небольшая часть иллитов, входящих в состав самой тонкодисперсной илистой фракции, что могут подтвердить следующие расчеты. При содержании наиболее прочно закрепленных в твердой фазе соединений калия, равном 3 ммоль-экв/100 г (табл. 3), после пересчета этой величины в К2О в единицах массы получаем « 140 мг/100 г, т.е. 0,14 г/100 г. Исходя из предположения, что количество К2О в иллитах составляет 7,5% [6], находим, что доля иллитов равна « 1,9% от илистой фракции. В действительности количество иллитов в илистой фракции элювиальных горизонтов палево-подзолистых почв Центрально-Лесного заповедника на порядок больше и варьирует в пределах 20—30% [10]. Очевидно, в вытяжку Гедройца калий переходит за счет растворения только наименее устойчивых иллитов, представленных самыми тонкодисперсными и плохо окристаллизованными кристаллитами.
Отмеченное выше накопление трудногидроли-зуемого калия в ризосфере клена по сравнению с вмещающей почвой согласуется с более высоким содержанием иллитов в илистой фракции почвы (неопубликованные данные авторов). Накопление иллитовых минералов в составе глинистого материала ризосферы может быть связано с усилением здесь процессов физического дробления слюд и иллитов, заключенных в более крупных фракциях, под влиянием механического давления растущих корней на минеральные частицы [11]. Еще одной причиной аккумуляции иллитов в илистой фракции ризосферы может быть интенсификация процесса иллитизации, особенно в отдельные сезоны года [23]. Последнему процессу способствует более высокая концентрация калия в почвенном растворе, которая, как было показано выше, часто наблюдается в ризосфере различных видов растений по сравнению с вмещающей почвой, несмотря на интенсивное поглощение калия их корнями. Можно предположить, что в результате процессов и физического дробления, и иллитизации образуются плохоокристаллизованные тонкодисперсные иллиты, калий которых способен переходить в жесткую кислотную вытяжку при нагревании.
Причины слабого влияния ризосферного эффекта на содержание легкогидролизуемого калия пока не ясны, и решение этого вопроса требует дополнительных исследований.
Выводы
• В гор. (AО)EL подзолистой почвы в ризосфере клена остролистного (Acer platanoides L.) и во вмещающей почве содержание подвижного калия закономерно возрастает в ряду вытяжек в со-
ответствии с увеличением агрессивности реагентов: 1 М NH4OAc <2 M HCl < 10% HCl с кипячением, а также с уменьшением размера фракций от частиц >5 к фракциям 1—5 и <1 мкм.
• Ив ризосфере клена, и во вмещающей почве трудногидролизуемый калий представлен соединениями, наиболее прочно связанными с твердой фазой почвы, содержание которых предложено оценивать по разности между количеством калия в вытяжке 10% HCl с кипячением и в вытяжке 2 M HCl без нагревания.
• Почва ризосферы клена по сравнению с вмещающей почвой содержит достоверно больше обменного калия в связи с более высоким содержанием в ризосфере органического вещества как носителя обменных позиций, что подтверждается высоким ранговым коэффициентом корреляции между количеством обменного калия и количеством Сорг.
• Сопоставляя полученные данные по содержанию обменного калия с существующими града-
циями обеспеченности древесных культур этим элементом питания, можно заключить, что почва ризосферы клена относится к таковым с повышенной обеспеченностью, а вмещающая почва — к среднеобеспеченным калием.
• Почва ризосферы клена по сравнению с вмещающей почвой содержит больше трудногидро-лизуемого калия, что можно объяснить переходом этого элемента в кислотную вытяжку из наиболее тонкодисперсных и плохоокристаллизованных слюд и иллитов. Достоверность различий подтверждается статистической обработкой для почвы в целом и для фракции > 5 мкм. Во фракциях ила и тонкой пыли эти различия выявляются на уровне тенденции. Предполагается, что повышенное содержание указанных минералов в ризосфере связано с усилением в ней процессов иллитизации и физического дробления слюдистых и иллитовых частиц, находящихся в составе более крупных фракций, под действием растущих корней.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Айдинян Р.Х. Извлечение ила из почв: Краткая инструкция. М., 1960.
2. Воробьева Л.А. Химический анализ ночв. М.,
1998.
3. Карпинец Т.В., Липкина Г.С. Устойчивые стационарные состояния калийного режима в почвах // Почвоведение. 1992. № 3.
4. Классификация почв России / Под ред. Л.Л. Ши-шова, В.Д.Тонконогова, И.И.Лебедевой, М.И. Герасимовой. Смоленск, 2004.
5. Методические подходы к определению параметров калийного режима пахотных почв при длительных опытах. М., 2011.
6. Минералы. Т. 4. М., 1992.
7. Мировая корреляционная база почвенных ресурсов: основа для международной классификации и корреляции почв / Под ред. В.О. Таргульяна, М.И. Герасимовой. М., 2007.
8. Наставление по системам применения удобрений в лесном хозяйстве на европейской территории СССР. Государственный комитет СССР по лесу. М., 1991.
9. Роде А.А. Факторы почвообразования и почвообразовательный процесс // Почвоведение. 1958. № 9.
10. Соколова Т.А., Дронова Т.Я., Толпешта И.И., Иванова С.Е. Взаимодействие лесных суглинистых почв с модельными кислыми осадками и кислотно-основная буферность подзолистых почв. М., 2001.
11. April R., Keller D. Mineralogy of the rhizosphere in forest soils of the eastern United States // Biogeoche-mistry. 1990. Vol.9.
12. Arocena J.M., Glowa K.R., Massicotte H.B., Lav-kulich L. Chemical and mineral composition of ectomycor-rhizosphere soils of subalpine fir (Abies lasiocarpa (Hook) Nutt.) in the E horizon of a luvisol // Canad. J. Soil Sci.
1999. Vol.79.
13. Barre P., Velde B., Abbadie L. Dynamic role of "illite-like" clay minerals in temperate soils: facts and hypotheses // Biogeochemistry. 2007. Vol. 82.
14. Beckett P.H. T. Studies on soil potassium. II. The immediate Q/I relations of labile potassium in the soil // J. Soil Sci. 1964. Vol.15, N 1.
15. Bourbia S.M., Barré P., Kaci M.B.N. et al. Potassium status in bulk and rhizospheric soils of olive groves in North Algeria // Geoderma. 2013. Vol. 197—198.
16. Calvaruso C., Collignon C., KiesA., Turpault M.-P. Seasonal evolution of the rhizosphere effect on major and trace elements in soil solutions of Norway spruce (Picea abies) and Beech (Fagus sylvatica) in an acidic forest soil // Open J. Soil Sci. 2014. Vol.4.
17. Glowa K.R., Arocena J.M., Massicotte H.B. Properties of soils influenced by ectomycorrhizal fungi in hybrid spruce (Picea glauca x engelmannii (Moench.) Voss.) // Canad. J. Soil Sci. 2004. Vol. 84.
18. Griffits R.P., Baham J.E., Caldwell B.A. Soil solution chemistry of ectomycorrhizal mats in forest soil // Soil Biol. Biochem. 1994. Vol. 26.
19. Kalinowski B.E., Schweda P. Kinetics of muscovite, phlogopite, and biotite dissolution at pH 1—4, room temperature // Geochim. Cosmochim. Acta. 1996. Vol. 60.
20. Li X., Lu J., Wu L. et al. Potassium fixation and release characteristics in rhizosphere and non-rhizosphere soils for a rapeseed-rice cropping sequence // Communic. in Soil Sci. and Plant Analysis. 2010. Vol. 41, N 7.
21. Nielsen J.D., Moberg J.P. The influence of K depletion on mineralogical changes in pedons from two field experiments and in soils from four pot experiments // Acta Agricult. Scandinav. 1984. Vol. 34.
22. Tributh H., Boguslavski E., Lieres A. et al. Effect of potassium removal by crops on transformation of illitic clay minerals // Soil Sci. 1987. Vol. 143, N 6.
23. Turpault M.-P., Righi D., Uterano C. Clay minerals: precise markers of the spatial and temporal variabi-
lity of the biogeochemical soil environment // Geoderma. 2008. Vol. 147.
24. Turpault M.-P, Uterano C, Boudot J.-P, Ranger J. Influence of mature Douglas fir roots on the solid
soil phase of the rhizosphere and its solution chemistry // Plant and Soil. 2005. Vol. 275.
25. Zhang J., George E. Changes in the extractability of cations (Ca, Mg and K) in the rhizosphere soil of Norway spruce (Picea abies) roots // Plant and Soil. 2002. Vol. 243.
Поступила в редакцию 17.09.2018 После доработки 20.09.2018 Принята к публикации 28.10.2018
EXTRACTABLE POTASSIUM COMPOUNDS
IN THE RHIZOSPHERE OF NORWAY MAPLE IN PODZOLIC SOILS
I.V. Danilin, T.A. Sokolova, A.V. Kiryushin, Yu.G. Izosimova
The concentrations of potassium were measured in 1 M NH4OAC, 2 M HCl, and hot 10% HCl extracts from samples of the rhizosphere of Norway maple (Acer platanoides) and of bulk soil taken in five replicates from the (AO)EL horizon of a podzolic soil. The rhizosphere soil was found to contain reliably more exchangeable potassium due to higher content of OM and more potassium compounds extractable with hot 10% HCl. According to the existing guidelines on growing the leaf-bearing trees the rhizosphere soil and the bulk soil can be referred to highly and moderately provided with available potassium respectively. The higher content of potassium soluble in hot 10% HCl in the rhizosphere soil can be explained by the dissolution of the finest poorly crystallized illite particles. These particles can be accumulated in the rhizosphere soil due to intensification of two processes: illitization and physical disintegration of illite particles enhanced by growing roots.
Key words: illitization, exchangeable potassium, non-exchangeable potassium, potassium buffering system.
Сведения об авторах
Данилин Игорь Вячеславович, студент 1 курса магистратуры каф. химии почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова. E-mail: danilin.i@mail.ru. Соколова Татьяна Алексеевна, докт. биол. наук, профессор каф. химии почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. E-mail: sokolt65@mail.ru. Кирюшин Алексей Валериевич, канд. биол. наук, ст. препод. каф. химии почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. E-mail: akiriushin@mail.ru. Изосимова Юлия Геннадьевна, канд. биол. наук, науч. сотр. каф. химии почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова. E-mail: ulashka_86@mail.ru.
