Трансформация калийного состояния легкосуглинистых дерново-подзолистых почв разного генезиса в процессе окультуривания

УДК 631.445.24:631.416.4

ТРАНСФОРМАЦИЯ КАЛИЙНОГО СОСТОЯНИЯ ЛЕГКОСУГЛИНИСТЫХ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ РАЗНОГО ГЕНЕЗИСА В ПРОЦЕССЕ ОКУЛЬТУРИВАНИЯ

Вячеслав Анатольевич Воробьёв, д. с.-х. н., доцент

ФГБОУ ВО «Великолукская государственная сельскохозяйственная академия», Россия, г. Великие Луки

В статье приводятся результаты исследования трансформации калийного состояния легкосуглинистых дерново-подзолистых почв разного генезиса в процессе окультуривания. Объектами исследований являлись целинные, слабо и хорошо окультуренные обычные почвы легкосуглинистого гранулометрического состава, сформированные на тяжёлом моренном суглинке и такие же аналоги, но остаточно-карбонатные, образовавшиеся на карбонатном тяжёлом моренном суглинке. Установлено незначительное влияние генезиса почвы на увеличение содержания валового калия на 8,8-15,0%, причём наибольшее увеличение было характерно для обычной легкосуглинистой дерново-подзолистой почвы. Элювиальный почвообразовательный процесс привёл к снижению содержания валового калия в горизонте А2, а иллювирование - к увеличению содержания этой формы калия в горизонте В и материнской породе. Запасы водорастворимого калия в обычной целинной и слабоокультуренной дерново-подзолистой почве находились на низком уровне - 8-11 мг/кг. Окультуривание привело к увеличению содержания водорастворимого К2О в 4,6-6,4 раза. В остаточно-карбонатной почве водорастворимого калия было в 2,2-4,4 раза больше, чем в обычной, и аналогичное возрастание происходило при окультуривании. Пониженное содержание подвижного калия было характерно для обоих родов почв. Окультуривание увеличило запасы подвижного калия в обычной почве в 2,2-3,5 раза, в остаточно-карбонатной - в 4,1-4,4 раза. Содержание подвижного калия в хорошо окультуренной почве остаточно-карбонатного аналога было на 59% выше, чем у обычной почвы. Окультуривание способствовало и увеличению содержания необменного калия на 70-72% у обычной и на 38-52% у остаточно-карбонатной почвы. Во всех почвах выявлено значительное увеличение содержания необменного калия с глубиной.

Ключевые слова: легкосуглинистая почва, водорастворимый калий, подвижный калий, необменный калий, валовой калий.

Введение

Калий относится к числу одного из основных элементов питания, а по уровню потребления среди пропашных, силосных и ряда овощных культур занимает первое место [1, 3, 9]. Несмотря на достаточно высокое содержание общих запасов

этого элемента, доступные формы составляют только 1-2%. Систематическое внесение калийсодержа-щих минеральных и органических удобрений в процессе окультуривания приводит к постепенному повышению содержания его как легко, так и потенциально доступных форм

[2, 5, 7, 10]. Однако имеются различия в протекании процессов трансформации калийного состояния даже на почвах одного гранулометрического состояния, но разного генезиса (сформированные на разных материнских породах).

Материал и методы

Целью нашего исследования являлось изучение трансформации всех форм почвенного калия под влиянием окультуривания обычной и остаточно-карбонатной легкосуглинистых дерново-подзолистых почв.

Объектами исследований являлись целинные, слабо и хорошо окультуренные обычные почвы легкосуглинистого гранулометрического состава, сформированные на тяжёлом моренном суглинке и такие же аналоги, но остаточно-карбонатные, образовавшиеся на карбонатном тяжёлом моренном суглинке.

Для оценки параметров трансформации калийного состояния пес-

чаных дерново-подзолистых почв в процессе окультуривания был использован сравнительно-генетический метод исследования [6]. Согласно ему, получение необходимой информации обеспечивается изучением серии почвенных разрезов, закладываемых в близких геоморфологических условиях.

Разрезы №№1, 1а, 1б относятся к дерново-подзолистым обычным легкосуглинистым соответственно целинным, слабоокуль-туренным и хорошо окультуренным почвам, сформированным на тяжелом моренном суглинке; разрезы №№2, 2а, 2б - к дерново-подзолистым остаточно-карбонат-ным легкосуглинистым соответственно целинным, слабоокульту-ренным и хорошо окультуренным почвам, образовавшимся на карбонатном тяжёлом моренном суглинке.

Гранулометрический состав исследуемых почв приведён в таблице 1, а их агрохимическая характеристика - в таблице 2.

Таблица 1 - Гранулометрический состав почвы гумусового (пахотного) горизонтов

№ Содержание фракций (размер частиц, мм), %

разреза 1-0,25 0,25- 0,05- 0,01- 0,005- менее менее

0,05 0,01 0,005 0,001 0,001 0,01

1 10,9 41,7 20,4 8,8 8,7 9,5 27,0

1а 11,0 45,8 18,9 7,2 8,2 8,9 24,3

1б 10,7 42,9 20,2 8,3 8,5 9,4 26,2

2 16,7 32,9 24,7 8,8 10,5 6,4 25,7

2а 16,9 32,5 23,8 9,2 11,0 6,6 26,8

2б 14,9 31,3 27,5 9,8 10,2 6,3 26,3

Таблица 2 - Агрохимические свойства почвы гумусового (пахотного) горизонтов

№ раз- Гумус, рНкс1 Нг Б V, Р2О5 К2О

реза % мМ/100 г % мг/кг

1 2,14 4,52 4,16 3,01 42 78 53

1а 1,86 5,07 3,18 5,07 61 87 82

1б 2,43 5,40 2,46 6,18 72 293 184

2 2,69 5,83 1,30 5,30 80 216 71

2а 1,66 6,01 0,44 8,92 95 227 64

2б 3,12 6,31 1,10 17,0 94 594 293

Для характеристики трансформационных процессов калийного состояния легкосуглинистых дерново-подзолистых почв в отобранных с каждого почвенного горизонта образцах определяли: гранулометрический состав - по Качинскому, валовой калий - пламеннофотометриче-ски после спекания по Бурьянову, необменный калий - по Пчёлкину, подвижный калий - по Кирсанову в модификации ЦИНАО, водорастворимый калий - по Дашевскому.

Результаты и обсуждение

Содержание валового калия в верхних горизонтах исследуемых легкосуглинистых дерново-

подзолистых почв находилось на достаточно высоком уровне: от 17930-20630 мг/кг (1,79-2,06%) у обычной до 19030-21570 мг/кг (1,902,16%) - у остаточно-карбонатной (таблицы 3, 4). Таким образом, существенного влияния генезиса (в виде карбонатности материнской породы) на общее содержание калия практически не установлено. Отмечено снижение содержания валового калия в элювиальном горизонте обычной дерново-подзолистой почвы независимо от степени окульту-ренности, что, вероятно, связано с

частичным вымыванием илистых частиц, содержащих вторичные минералы в нижележащие слои в процессе подзолообразования. У оста-точно-карбонатной почвы такая закономерность установлена только у хорошо окультуренного аналога. У всех почв, кроме хорошо окультуренной обычной, отмечено увеличение содержания валового калия с глубиной.

Окультуривание обычной дерново-подзолистой почвы приводило к увеличению запасов общего калия на 8,8% по сравнению с целинной и на 15% по сравнению со слабо-окультуренным аналогом. В оста-точно-карбонатных почвах увеличение содержания валового калия был о з начительно меньшим.

Запасы водорастворимого калия в верхних горизонтах обычных целинной и слабоокультуренной дерново-подзолистых почв находились на очень низком уровне: 8-11 мг/кг, соответственно уменьшаясь при этом с глубиной. Окультуривание способствовало увеличению содержания этой наиболее доступной для растений формы калия в 6,4 раза относительно целинной и в 4,6 раза по сравнению со слабо-окультуренной почвой.

Таблица 3 - Групповой состав почвенного калия в зависимости

от окультуренности легкосуглинистой дерново-подзолистой обычной почвы

Го- Глуби- Содержание К2О, мг/кг К подв К вод

ри- на, вало- водо- по- необ- сили- К вал К подв

зонт см вой растворимый движ-ный менный катов

Целинная лесная легкосуглинистая почва

А1 3-18 18970 8 53 689 18220 0,003 0,15

А2 31-41 17720 3 42 480 17180 0,002 0,07

В 70-80 21090 8 61 2768 18250 0,003 0,13

С 130-140 20280 5 78 2657 17520 0,004 0,06

Слабоокультуренная легкосуглинистая почва полевого севооборота

А Апах 0-22 17930 11 82 693 17130 0,005 0,13

А2 25-35 15340 4 57 634 14640 0,004 0,07

В 70-80 18770 3 83 1782 16880 0,004 0,04

С 130-140 18980 4 101 2046 16820 0,005 0,04

Хорошо окультуренная легкосуглинистая почва овощекормового севооборота

А Апах 0-24 20630 51 184 1183 19240 0,009 0,28

А2 34-44 18740 16 101 970 17660 0,005 0,16

В 70-80 15640 7 83 1523 14010 0,005 0,08

С 120-130 19320 8 87 2901 16310 0,005 0,09

Содержание водорастворимого калия в пахотных горизонтах оста-точно-карбонатной почвы было в 2,2-4,4 раза выше, чем у обычной почвы. Очень высокое содержание водорастворимого калия зарегистрировано в пахотном слое хорошо окультуренной почвы - 161 мг/кг, что в 6,7 раза больше, чем у слабо-окультуренной, и в 4,6 раза больше, чем у целинного аналога. Такое высокое содержание связано с высокими запасами ионов К+ на обменных позициях в ППК, легко переходящими в почвенный раствор.

Существенного различия в содержании подвижного калия в пахотном слое у целинных и слабо-

окультуренных обычных и остаточ-но-карбонатных почв не выявлено и находилось оно на невысоком уровне - 53-82 мг/кг. Окультуривание обычной почвы привело к увеличению этой формы калия в 2,2-3,5 раза, остаточно-карбонатной - в 4,1-4,6 раза. При этом содержание подвижного калия в пахотном горизонте остаточно-карбонатной почвы было на 59% выше, чем у обычной. Следует отметить, что у песчаных разновидностей выявлена обратная закономерность [8]. Окультуривание способствовало и существенному увеличению запасов подвижного калия в подпахотных горизонтах.

Таблица 4 - Групповой состав почвенного калия в зависимости от окультуренности легкосуглинистой дерново-подзолистой остаточно-карбонатной почвы

Го- Глубина, Содержание К2О, мг/кг К подв К вод

ри- см вало- водо- подвиж- необ- сили- К вал К подв

зонт вой растворимый ный мен-ный катов

Целинная луговая остаточно-карбонатная легкосуглинистая почва

А1 3-16 19630 35 71 920 18580 0,004 0,49

А2 30-40 20780 21 51 782 19890 0,002 0,41

В 70-80 21600 4 38 2820 18690 0,002 0,11

ССа 120-130 21240 13 38 2990 18173 0,002 0,34

Слабоокультуренная остаточно-карбонатная легкосуглинистая почва полевого севооборота

А Апах 0-20 19030 24 64 837 18067 0,003 0,38

А2 30-40 20950 7 40 759 20087 0,002 0,18

В 70-80 21020 6 22 1870 19070 0,001 0,27

ССа 120-130 21240 6 16 2054 19120 0,001 0,38

Хорошо окультуренная остаточно-карбонатная легкосуглинистая почва

опытного поля

А Апах 0-24 21570 161 293 1273 19887 0,014 0,55

А2 34-44 20830 48 112 1044 19650 0,005 0,43

В 70-80 21630 14 64 1283 20227 0,003 0,22

ССа 120-130 22420 10 45 2255 20145 0,002 0,22

Запасы потенциально доступной для растений необменной формы калия в пахотном слое обычной дерново-подзолистой почвы составили: у целинного аналога -689 мг/кг, у слабоокультуренной -693 мг/кг, хорошо окультуренной -1183 мг/кг; у остаточно-карбонатной - 920, 837 и 1273 мг/кг. Таким образом, окультуривание привело к увеличению запасов необменного калия на 70-72% у обычной и на 38-52% у остаточно-карбонатной почвы.

Отмечено небольшое снижение содержания необменного калия в элювиальном горизонте и резкое повышение в иллювиальном гори-

зонте и материнской породе. Подоб-н ые закономерности отмечены и в исследованиях В.К. Пестрякова [4]. Однако в каждом отдельном случае точное обоснование такому явлению можно давать только после выполнения минералогического анализа.

Систематическое окультуривание легкосуглинистых дерново-подзолистых почв способствовало и увеличению степени подвижности калия.

Выводы

Таким образом, установлено, что исходное содержание всех форм калия в целинных и слабоокульту-

ренных легкосуглинистых дерново-подзолистых почвах низкое независимо от их генезиса. При окультуривании таких почв происходит значительная оптимизация калийного состояния. При этом у остаточно-карбонатной легкосуглинистой почвы содержание водорастворимого калия увеличивается в 6,7 раза по сравнению с целинной и в 4,6 раза -со слабоокультуренной почвой, по-

движного калия - в 4,1 и 4,6 раза, необменного - на 38-52%. У обычной песчаной почвы эти изменения составили соответственно: в 6,4-4,6; 3,5-2,2 раза и на 70-72%.

Существенного влияния генезиса на содержание валового калия не установлено, а окультуривание приводило к увеличению этого показателя в легкосуглинистых почвах на 8,8-15%.

Библиографический список

1. Воробьёв В.А. Агроэкологические аспекты природно-антропогенной трансформации калийного состояния дерново-подзолистых почв Северо-Запада России: дис. д-ра с.-х. наук: 06.01.04 / В.А. Воробьев. - Великие Луки, 2016. - 272 с.

2. Воробьёв В.А. Деградация агрохимических свойств пахотных почв Псковской области / В.А. Воробьёв // Гумус и почвообразование. - СПб.: СПбГАУ, 2004. - С.169-171.

3. Воробьёв В.А. Роль калия почвы и удобрений на дерново-подзолистых почвах разной окультуренности в условиях Северо-Запада РФ: дис. канд. с.-х. наук: 06.01.04 / В.А. Воробьев. - Великие Луки, 2001. - 141 с.

4. Воробьёв В.А. Трансформация калийного состояния песчаных дерново-подзолистых почв разного генезиса в процессе окультуривания / В.А. Воробьёв, Г.В. Гаврилова // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. - 2017. - №3. - С.6-10.

5. Иванов А.И. Ёмкостно-энергетическая оценка калийного состояния окультуренной дерново-подзолистой почвы / А.И. Иванов, В.А. Воробьёв, Е.Г. Лямцева // Плодородие. -2009. - №4. - С.23-25.

6. Никитин Б.А. Окультуривание пахотных почв Нечерноземья и регулирование их плодородия / Б.А. Никитин. - Л.: Агропромиздат, 1986. - 277 с.

7. Никитина Л.В. Обменный калий и его подвижность в дерново-подзолистых почвах разного гранулометрического состава / Л.В. Никитина, В.А. Романенков, М.П. Листова // Плодородие. - 2014. - №5. - С.18-21.

8. Пестряков В.К. Окультуривание почв Северо-Запада / В.К. Пестряков. - Л.: Колос, 1977. - 343 с.

9. Прокошев В.В. Калий и калийные удобрения / В.В. Прокошев, И.П. Дерюгин. - М.: Ледум, 2000. - 185 с.

10. Якименко В.Н. Изменение содержания форм калия в гранулометрических фракциях некоторых автоморфных почв в агроценозе / В.Н. Якименко // Агрохимия. - 2001. - №6. -С.11-16.

E-mail: ftga@vgsa.ru

182112 Псковская область, г. Великие Луки, пр. Ленина, д. 2, ФГБОУ ВО «Великолукская ГСХА»

Тел.: +7 (81153) 7-28-51