ЗАВИСИМОСТЬ ФОСФАТНОЙ БУФЕРНОСТИ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ТЯЖЕЛОСУГЛИНИСТОЙ ПОЧВЫ ОТ АГРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

Ушаков Роман Николаевич; Костин Яков Владимирович; Кобелева Анастасия Владимировна; Головина Наталья Александровна; Крючков Михаил Михайлович; Захарова Ольга Алексеевна

УДК 631.4

ЗАВИСИМОСТЬ ФОСФАТНОЙ БУФЕРНОСТИ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ТЯЖЕЛОСУГЛИНИСТОЙ ПОЧВЫ

ОТ АГРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

УШАКОВ Роман Николаевич, д-р с.-х. наук, профессор кафедры лесного дела, агрохимии и экологии, r.ushakov1971@mail.ru

КОСТИН Яков Владимирович, д-р с.-х. наук, профессор кафедры лесного дела, агрохимии и экологии, agroximiya5@gmail.com

КОБЕЛЕВА Анастасия Владимировна, аспирант кафедры лесного дела, агрохимии и экологии, nasni91@gmail.com

ГОЛОВИНА Наталья Александровна, аспирант кафедры лесного дела, агрохимии и экологии, n.a.golovina1988@mail.ru

КРЮЧКОВ Михаил Михайлович, д-р с.-х. наук, профессор кафедры агрономии и агротехноло-гий

ЗАХАРОВА Ольга Алексеевна, д-р с.-х. наук, доцент кафедры агрономии и агротехнологий, ol-zahar.ru@yandex.ru

Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева

Целью работы является исследование фосфатной буферности как показателя межфазовых взаимодействий в почве и являющейся количественной мерой устойчивости питания сельскохозяйственных растений фосфором. В многочисленных публикациях показано влияние различных удобрений на фосфатную буферность почв, проявляющееся через изменение почвенных свойств. Научная новизна работы состоит в том, что рассмотрение более широкой вариации почвенных свойств и их разных комбинаций позволяет детально представить корреляции фосфатной бу-ферности и ее компонентов с агрохимическими свойствами. Это имеет практическое значение для корректировки моделей плодородия почв. Цель исследований - изучить влияние гумуса, содержания подвижного и равновесного фосфора (Р), кислотности на формирование фосфатной бу-ферности серой лесной тяжелосуглинистой почвы и ее компоненты - равновесную активность фосфат-иона (У0) и количество фосфатов (Ос) в твердых фазах, находящееся в равновесии с раствором. Всего проанализировано 25 образцов. Вариация признаков позволила установить корреляционно-регрессионные связи, рассчитать вероятностные уравнения. Потенциальную фосфатную буферность (РВС) определяли по Беккетту и Уайту. При Рравн < 0,11 мг/л ^ РВСр = 2,5 + 5,5 гумус + 139,7 Рраен; при Рраеи > 0,11 мг/л ^ РВСр = 64,6 + 27,8 гумус + 168,9 Рраеи. Если гумуса < 2,5% ^ РВСр = -31,7 + 3,0рН +18,9 гумус; если гумуса >2,5% ^ РВСр = -102 + 13,6рН + 24,0 гумус. Оптимальные условия для формирования фосфатной буферности на серых лесных почвах складываются при содержании гумуса около 3,0 %; рН = 5,3 и концентрации равновесного фосфора (Р ) = 0,15 мг/л. Если содержание Р авн < 0,11 мг/л, гумуса <2,5 %, то десорбция фосфора (-QJ составит 0,68 мг/100г. При Рравн >0,15 мг/л, гумусе > 3,5% Qo возрастет до 1,35 мг/100 г, потенциальная буферная способность - с 34 до 45 мл/г, что соответствует средней степени устойчивости по градиенту фосфатного питания. При РВСр > 45 мг/л степень устойчивости высокая.

Ключевые слова: серая лесная почва, равновесная концентрация фосфора (Р ), потенциальная буферная способность почв по отношению к фосфору (РВСр), максимальная буферная способность (МВС).

Введение

Проблема фосфора в земледелии отражена во многих работах [1-6]. В монографии Б.А. Сушеницы [7] приводятся собственные результаты исследований с обширными ссылками на труды других ученых, посвященные изучению запасов и форм фосфатов в почвах, эффективности фосфорных удобрений в зависимости от фосфатного уровня почв, мобилизации труднодоступных почвенных фосфатов и т.д.

Влияние удобрений на фосфатный ре-

жим проявляется через изменение почвенных свойств. Известно, что повышенная кислотность мобилизует фосфаты, органическое вещество обладает адсорбционными свойствами по отношению к фосфат-ионам. Содержание доступного для растений фосфора, его активность и запасы в обменной форме, являющиеся компонентами фосфатной буферности, зависят от агрохимического состояния почвы, в первую очередь, от обеспеченности ее фосфором, гумуса и почвенной кислотности. Это имеет практическое значение

для корректировки существующих моделей плодородия почв, систем удобрений.

Фосфатная буферность как один из показателей фосфатного режима почвы может служить оценочным критерием устойчивости в обеспечении сельскохозяйственных растений фосфором, т.к. фосфатная буферность отражает одновременно мобилизационные и депонирующие функции почвенно-поглощающего комплекса.

На наш взгляд, научная новизна работы заключается в изучении фосфатной буферности при различных комбинациях агрохимических свойств - содержания гумуса, фосфора и кислотности, определении ориентировочных параметров устойчивости серой лесной почвы по градиенту фосфатного питания. Рассчитанные корреляционные зависимости позволяют спрогнозировать динамику фосфатной буферности и ее компонентов, следовательно, потенциал устойчивости питания растений фосфором на фоне изменения агрохимических свойств.

Таким образом, цель исследований - изучить влияние гумуса, содержания подвижного и равно-

Гумус определяли по Тюрину, рН солевой вытяжки (рНсол) - на рН-метре ЛПУ-0,1. Термодинамическая оценка фосфатного состояния почв проведена с использованием метода изотерм сорбции

весного фосфора (обеспеченность почвы фосфором), почвенной кислотности на фосфатную буферность серой лесной тяжелосуглинистой почвы.

Методика исследований

Для изучения влияния почвенных условий на формирование устойчивости фосфатного режима было проанализировано 25 почвенных образцов, отличающихся содержанием гумуса, кислотностью (рНсол), равновесной концентраций фосфора в растворе (Рравн) (табл. 1). Для каждого образца определены значения компонентов буферности - факторов «емкости» и фактора «интенсивности» (I). Пересечение прямых отрезков изотерм сорбции фосфатов с осью абсцисс дает значение равновесной активности фосфат-иона (У0). Продолжив прямые до пересечения с осью ординат, определяли количество фосфатов ^0) в твердых фазах, находящееся в равновесии с раствором.

Вариация признаков позволила установить корреляционно-регрессионные связи, которые можно признать закономерными в объеме предложенного массива данных.

фосфатов: равновесную концентрацию фосфора (Рравн) и потенциальную буферную способность почв по отношению к фосфору (РВСр) - по [8], максимальную буферную способность (МВС), бу-

Таблица 1 - Агрохимическая характеристика серой лесной почвы и ее фосфатная буферность

№ образца Р в СаС12, мг/л Р равн мг/100 г в вытяжке Гумус, % рНсол МВС ВС (Х1=2) От мг/100 г мг/л РВС^ мл/г

НС1

1 0,044 25,5 0,5 2,25 4,9 1,8 1,1 0,16 0,12 13,5

2 0,044 30,7 0,3 1,65 4,3 2,4 1,3 0,21 0,11 18,7

3 0,044 30,3 0,5 1,88 4,3 3,0 1,3 0,24 0,11 21,9

4 0,044 26,5 0,3 1,88 4,9 2,1 1,1 0,17 0,12 14,7

5 0,132 28,7 0,6 1,88 5,0 1,3 1,1 0,47 0,36 12,9

6 0,044 20,3 0,4 1,75 5,2 5,0 1,1 0,325 0,10 32,0

7 0,132 35,3 0,3 2,00 5,2 0,9 1,1 0,34 0,43 7,90

8 0,088 34,0 0,3 1,65 4,4 1,9 1,35 0,45 0,22 20,7

9 0,088 34,3 0,5 2,00 4,4 2,2 1,4 0,42 0,22 18,7

10 0,176 19,8 0,7 2,85 5,8 2,7 1,6 1,30 0,41 32,0

11 0,176 14,9 0,6 2,85 5,8 4,1 1,7 2,315 0,38 60,8

12 0,132 13,1 0,6 2,60 4,8 3,1 1,6 1,04 0,30 34,5

13 0,176 14,4 0,3 3,00 4,7 3,6 1,6 1,74 0,39 44,3

14 0,044 27,0 0,6 2,85 4,6 2,6 1,3 0,21 0,11 18,7

15 0,132 24,0 0,5 2,60 5,2 3,6 1,3 1,12 0,30 37,3

16 0,176 17,9 0,5 2,50 6,3 3,7 1,5 1,89 0,39 48,8

17 0,088 15,2 0,5 2,35 4,6 2,5 1,4 0,47 0,21 21,9

18 0,088 14,9 0,6 2,50 5,2 3,8 1,7 0,80 0,20 40,5

19 0,132 17,9 0,5 2,60 5,2 2,8 1,6 0,87 0,31 27,9

20 0,132 17,7 0,5 2,75 5,1 2,8 1,45 0,71 0,32 21,9

21 0,132 17,0 0,5 2,15 4,9 3,5 1,4 0,92 0,31 29,8

22 0,088 19,4 0,5 2,35 4,8 4,2 1,3 0,61 0,20 29,8

23 0,088 18,4 0,5 2,35 5,4 3,3 1,0 0,61 0,20 29,8

24 0,132 19,1 0,4 2,15 5,6 1,3 1,2 0,39 0,40 9,80

25 0,044 14,1 0,4 1,75 5,2 2,2 0,9 0,137 0,13 10,57

ферную способность при заданной равновесной концентрации фосфора (2 мг/л) в растворе (ВС) - по Keramidas и др. на изотермах Q/Y и Ленгмю-ра. Фосфор определяли подвижный по Кирсанову и по методу Карпинского и Замятиной в вытяжке 0,015 М K2SO4. При определении фосфатной буферности использовали 0,01 М CaCl2 при соотношении почвы к раствору 1:10 и 1:5.

Вероятностные уравнения выводились с использованием программного продукта STATISTICA. Символы «<», «>» и «П» означают математические знаки «меньше», «больше» и одновременность событий соответственно; р - уровень значимости, Р - вероятность в %.

Результаты исследований

Виды фосфатной буферности - МВС, ВС (при равновесной концентрации фосфора 2 мг/л), РВСр зависят от содержания фосфора в растворе и гумусе. При этом установлено, что если при увеличении подвижного фосфора значения всех видов буферности снижались, то по фосфору в вытяжках СаС12 (равновесный фосфор) и K2SO4

они увеличивались, как и в случае с гумусом. Вытяжка 0,01М СаС12 по химическим свойствам максимально приближена к почвенному раствору. По-видимому, извлекаемый кислотой фосфор не в полной мере отражает десорбционную способность почвы, поэтому увеличение его в растворе снижает буферность. В этой связи в дальнейших расчетах мы использовали данные по равновесному фосфору.

Наибольшие величины различных видов фосфатной буферности (МВС = 4,1; ВС = 17; РВСр= 50,0) достигаются при содержании гумуса и равновесного фосфора в почве больше 2,5 % и 0,11 мг/л соответственно (рис., а). Возрастание РВСр при отмеченных условиях обусловлено увеличением десорбционной способности (^0) до 1,9 мг/100 г (вероятностное уравнение Y = -2,0+1,6Х). При гумусе < 2,5, Рравн.<0,11 ^о= 0,6 мг/100 г (V = -1,7+4,3Х); при гумусе < 2,5, Рравн.> 0,11 ^о= 1,5 мг/100 г (V = -0,9+1,3Х).Аналогичная закономерность установлена для гумуса больше 2,5 % и рН выше 4,5 (рис., б).

Примечание: (1) - если гумуса <2,5; Р < 0,11; (2) - если гумуса < 2,5; Р > 0,11; (3) - если гумуса > 2,5; Р > 0,11

-ЛТ^й—

37,П

22,0

2,9

4,3

-4т§-

-4т7—

ri)y 1|+:°,х i"1)y ;',ih-i).ïx (ч;y v'+v'x (i)y (2)y=4?hox 0)y 224+î6=5x

(1)y=-10,0-w,îx|(2)y=-1,6+0,oîx|(3)y=-:u+0,07x q0/yö

Примечание: (1) - если гумуса < 2,5; рН < 4,5; (2) - если гумуса < 2,5; рН > 4,5; (3) - если гумуса > 2,5; рН > 4,5

Рис. - Вероятностные (при Р = 100 %) значения различных видов фосфатной буферности при комбинациях гумуса и равновесного фосфора (а), гумуса и рН (б)

Заключение

В наших исследованиях, проведенных на серых лесных тяжелосуглинистых почвах, в 36 % случаев имело место одновременное повышение фактора интенсивности и фосфатной буферно-сти (РВСр) относительно 25 мл/г. Оптимальные условия для формирования фосфатной буферности на серых лесных почвах складываются при

содержании гумуса около 3,0 %; рН - 5,3 и концентрация равновесного фосфора - 0,15 мг/л. В 32 % случаев происходило снижение как РВСр, так и Yo при условии содержания гумуса ниже 2,5 %, равновесной концентрации ниже 0,11 мг/л и возрастания кислотности почвенного раствора до 4,6 рН. Установлено, что если содержание Рравн <0,11 мг/л, а гумуса < 2,5 %, то - Qo составит 0,68

Сельскохозяйственные науки

Я

мг/100г. Если величины отмеченных выше параметров увеличиваются соответственно до 0,15 мг/л и 3,5%, то -Qo возрастает до 1,35 мг/100 г, а РВСр - с 34 до 45 мл/г, что соответствует средней степени устойчивости по градиенту фосфатного питания. При РВСр >45 мг/л степень устойчивости высокая.

Список литературы

1. Соколов, А. В. Агрохимия фосфора / А.В. Соколов. - М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1950. -150 с.

2. Минакова, О. А. Динамика фосфатного режима чернозема выщелоченного при длительном применении удобрений в зернопропашном севообороте лесостепи ЦЧР / Л.В. Александрова, М.Г. Мельникова // Агрохимия. - 2013. - №5. - С 9-17.

3. Борисов, В. А. Фосфатный режим аллювиальной луговой почвы после 30-летнего применения минеральных удобрений в овоще-кормовом севообороте / И.Ю. Васючков, О.Н. Успенская,

Н.В. Гренадеров // Агрохимия. - 2014. - №1. - С. 23-27.

4. Кирпичников Н.А. Фосфатный режим дерново-подзолистой почвы в зависимости от применения известковых и фосфорных удобрений / И.А. Шильников, Н.И. Аканова, Л.Б. Чернышкова // Плодородие. - 2014. - №4(79). - С. 21-23.

5. Цвей, Я. П. Влияние севооборотов и системы удобрений на фосфатный режим чернозема выщелоченного /В.В. Иванина, Е.Т. Петрова, Ю.П. Дубовый // Земледелие. - 2014. - №2. - С. 17-20.

6. Андрианов, С. Н. Формирование фосфатного режима дерново-подзолистых почв в разных системах удобрения. - М. : ВНИИА, 2004. - 296 с.

7. Сушеница, Б. А. Фосфатный уровень почв и его регулирование. - М. : Колос, 2007. - 376 с.

8. Bekkett P, H.T., White R.E. Plant and Soil. 1964. V. 21. № 3. Р. 253.

CONDITIONS OF FORMING THE GRAY FOREST LOAMY SOIL PHOSPHATE BUFFERING

Ushakov Roman N., doctor of Agricultural Sciences, professor of forestry, agricultural chemistry and ecology r.ushakov1971@mail.ru

Kostin Yakov V., doctor of Agricultural Sciences, professor of forestry, agricultural chemistry and ecology agroximiya5@gmail.com

Kobeleva Anastasiya V. aspirant the department of forestry, agricultural chemistry and ecology, nasni91@gmail.com

Golovina Natalya A., aspirant the department of forestry, agricultural chemistry and ecology, n.a.golovina1988@mail.ru

Kruchkov Mikhail M., doctor of Agricultural Sciences, professor of agronomy and agricultural technologies

Zakharova Olga A., doctor of Agricultural Sciences, Associate Professor of agronomy and agricultural technologies, ol-zahar.ru@yandex.ru

Agrotechnological Ryazan State University named after P.A. Kostycheva

The phosphate buffering capacity as the process index of inter-phase interactions is quantitative measure of agricultural crops phosphorous nutrition stability. Numerous publications have shown the influence of different fertilizers on the phosphate buffering capacity of soil appearing in soil properties soil change. The scientific novelty of the paper is the broader variation of soil properties and their different combinations allowing more detailed correlation of the phosphate buffering capacity and its components depending on agrochemical properties. This has some practical significance in correcting the models of soil fertility. The aim of the investigation is studying humus influence, labile and equilibrium phosphorous (Plr), acidity in forming the phosphate buffering capacity of gray forest loamy soil and its components; these are equilibrium activity of phosphate ion (Y0) and phosphates amount (Q0) in hard phases and in equilibrium with the equilibrium. We have analyzed 25 samples. The properties variation has made it possible to determine correlation-regression links and the possible ones. We have determined the potential phosphate buffering capacity (PBC) by Beccett and White. When Pequil. < 0.11 mg/l- PBCp= 2.5 + 5.5 humus + 139.7 P ; when Pequlr > 0.11 mg/l- PBCp = 64.6 + 27.8 humus + 168.9 Pequlr When humus is < 2.5 % PBC = -31.7+3.0 pH+18.9 humus; when humus is > 2.5 % PBCp = -102+13.6 pH+24.0 humus. The optimal conditions to form the phosphate buffering capacity on gray soil are when humus about 3.0 %; pH - 5.3 and the concentration of equilibrium phosphorus (Pequil.) is 0.15 mg/l. If Pequil. is< 0.11 mg/l and humus is <2.5 % then phosphorous desorption (-QJ is 0.68 mg/100 g. When Pequil. is > 0.15 mg/l, humus is > 3.5 % then Qo increases to 1.35 mg/100 g, the ¡potential buffering capacity from 34 to 45 ml/g that corresponds the average degree of the phosphate nutrition stability. When PBC is >45 mg/l the stability degree is high.

Key words: gray forest soil, equilibrium concentration of phosphorus (P.), potential buffering capability of soil in relation to phosphorus (PBC), maximum buffering capability (MBC). '

Literatura

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1. SokolovA.V. Agrohimiya fosfora/A.V. Sokolov. - M.; L.: Izd-vo AN SSSR, 1950. -150 s.

2. Minakova O.A. Dinamika fosfatnogo rezhima chernozema vyshchelochennogo pri dlitel'nom primenenii udobrenijvzernopropashnomsevooborotelesostepiCCHR/L.V. Aleksandrova, M.G. Mel'nikova//Agrohimiya. 2013.№5. S. 9-17.

3. Borisov V.A. Fosfatnyj rezhim allyuvial'noj lugovoj pochvy posle 30-letnego primeneniya mineral'nyh udobrenij v ovoshche-kormovom sevooborote / I.YU. Vasyuchkov, O.N. Uspenskaya, N.V. Grenaderov // Agrohimiya. 2014. №1. S. 23-27.

4. Kirpichnikov N.A. Fosfatnyj rezhim dernovo-podzolistoj pochvy v zavisimosti ot primeneniya izvestkovyh

i fosfornyh udobrenij/I.A. SHil'nikov, N.I. Akanova, L.B. CHernyshkova //Plodorodie. 2014. №4(79). S. 21-23.

5. Cvej YA.P. Vliyanie sevooborotovisistemy udobrenijna fosfatnyjrezhimchernozema vyshchelochennogo /.V.V. Ivanina, E.T. Petrova, YU.P. Dubovyj // Zemledelie. 2014. №2. S. 17-20.

6. Andrianov S.N. Formirovanie fosfatnogo rezhima dernovo-podzolistyh pochv v raznyh sistemah udobreniya. - M.: VNIIA, 2004. - 296 s.

7. Sushenica B.A. Fosfatnyj uroven' pochv i ego regulirovanie. - M.: Kolos, 2007. - 376 s.

8. Bekkett P, H.T., White R.E. Plant and Soil. 1964. V. 21. № 3. R. 253.

УДК 631.4

ИЗМЕНЕНИЕ АГРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ В ПРОЦЕССЕ ДЛИТЕЛЬНОГО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

УШАКОВ Роман Николаевич, д-р с.-х. наук, профессор, Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева, r.ushakov197l@mail.ru

НЕФЕДОВ Александр Васильевич, канд. с.-х. наук, ст. научн. сотр. аналитической лаборатории ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова», a.v.nefedov@ yandex.ru

ИВАННИКОВА Наталья Александровна, научн. сотр. аналитической лаборатории ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова», a.v.nefedov@ yandex.ru

Цель исследования - выявить изменения в дерново-подзолистых почвах при длительном сельскохозяйственном использовании для выработки рекомендаций по дальнейшему их использованию. Длительное освоение сельскохозяйственных земель на фоне неблагоприятных экологических воздействий может привести к нежелательным процессам в почвах или даже к деградации почвенного покрова. Поэтому возникает необходимость изучения текущих изменений в почвах и на их основе разработки прогнозных оценок, сценариев состояний почв. В основу методологии исследований положен системный подход. На основе архивных данных Рязанского филиала Центргипрозем, периодических обследований станцией агрохимической службы «Рязанская», анализов Мещерского филиала ФГБНУ «ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова», опубликованных в отчетах, научных публикациях, изучены изменения характеристики дерново-подзолистых песчаных почв за 25-летний период. Агрохимические и водно-физические свойства почвы определялись по общепринятым методикам. По результатам исследований установлены различия в плодородии дерново-подзолистых почв в зависимости от способов их использования. Внесение органических и минеральных удобрений, известкование на орошаемой пашне приводит к увеличению содержания подвижного фосфора в 1,4-2 раза, подвижного калия - в 4,1-13,6 раза, суммы поглощенных оснований - в 2,3-5 раз, степени насыщенности почвы основаниями - в 2- 2,8 раза, снижению кислотности - на 0,9-1,9 ед. рН

Отсутствие удобрений на пастбищах ухудшает плодородие дерново-подзолистых песчаных почв, т.к. содержание гумуса уменьшается в 2,2 раза, подвижного фосфора - в 2,5 раза; одновременно увеличивается кислотность.

Ключевые слова: дерново-подзолистые почвы, осушение, орошение, пашня, пастбище, мелиоративные системы, агрохимические свойства.

Введение

Начиная с 1980-1985 годов при обосновании мелиорации сельскохозяйственных земель стали учитывать не только увеличение урожайности и объемов производства сельскохозяйственной продукции, но и требование сохранения плодородия почв, рационального использования и охраны других природных ресурсов [1, 2].

Детальный учет природных условий территорий на любых уровнях особенно важен в настоящее время, когда использование материально-технических ресурсов ограничено, а формирование

благоприятных условий для сельскохозяйственного производства за счет антропогенного воздействия затруднено. Поэтому особую актуальность приобретают проблемы адаптации сельскохозяйственного производства к конкретным условиям с целью ведения хозяйства с большей экономической эффективностью. Стала очевидной необходимость более эффективного учета и оценки состояния земель сельскохозяйственного назначения. Такой учет может быть осуществлен в рамках почвенно-агроэкологического районирования территории. Под почвенно-агроэкологическим

CONDITIONS OF FORMING THE GRAY FOREST LOAMY SOIL PHOSPHATE BUFFERING

Текст научной работы на тему «ЗАВИСИМОСТЬ ФОСФАТНОЙ БУФЕРНОСТИ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ТЯЖЕЛОСУГЛИНИСТОЙ ПОЧВЫ ОТ АГРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ»