Влияние известкования на состояние фосфатов в дерново-подзолистой супесчаной почве

вариантам его содержание в зерне не превышает ПДК Исключение составляют варианты «фон+навоз+ТМ» - 64,18 мг/кг и «навоз+ТМ» - 56,9 мг/кг. Максимальное содержание цинка и свинца в зерне ярового ячменя получено в варианте «фон+навоз+ТМ», а кадмия - в варианте «навоз+ТМ». Минимальное содержание цинка наблюдается в варианте «навоз», а кадмия - в варианте «фон+навоз».

Таким образом картофель достаточно устойчив к загрязнению почв ТМ в концентрациях на уровне ОДК, причем урожайность его возрастает, но растет и накопление ТМ в клубнях, ухудшается товарное качество продукции.

Использование органоминеральной и минеральной систем удобрения в последействии тяжелых металлов повышает урожайность ячменя.

Совместное внесение свинца, кадмия и цинка в почву в дозах 1 ОДК по каждому элементу снижает всхожесть зерна ячменя и ухудшает морфометрические параметры растения.

Внесение ТМ приводило к увеличению их концентрации в зерне ячменя и при органической, и при органоминеральной системе удобрения.

Ячмень обладает повышенной способностью к накоплению кадмия, что позволяет его использовать для фиторемедиации.

Литература

1. Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) тяжелых металлов и мышьяка в почвах. - М.: Госкомсанэпиднадзор, 1995. - С. 5-6.

2. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. - М.: ЦИНАО, 1992. - С. 40.

3. Комаров В.И. Эко лого-агрохимическая оценка содержания тяжелых металлов в агроландшафтах Владимирской области: Автореф. дис... канд. с.-х. наук. - СПб., 2004. - С. 22.

4. Раскатов А.В. Агроэкологические аспекты транслокации тяжелых металлов в почве и растениях: Автореф. дис... канд. с.-х. наук. - М., 2000. - С. 23

5. Янтурин С.И., Прошкина О.Б. Содержание тяжелых металлов в овощах, произрастающих в различных районах промышленного центра черной металлургии // Фундаментальные исследования. - 2012. - № 9. Ч.З. - С.595-597.

6. Karaczun Z.M., Indeka L., Obidoska G. Heavy metal content in soil and consumption yield in the vicinity of petrochemical plant // Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW Land Reclamation. - 2007. - N 38. - P. 19-24.

7. Предельно допустимые концентрации тяжелых металлов и мышьяка в продовольственном сырье и пищевых продуктах. - М.: Минздрав СССР, 1986. -С.11.

УДК 631.4:631.8

Доктор с.-х. наук Л.В. ЯКОВЛЕВА Соискатель Г.А. ЛОБЗЕВА Аспирант Е.А. БОЙЦОВА

ВЛИЯНИЕ ИЗВЕСТКОВАНИЯ НА СОСТОЯНИЕ ФОСФАТОВ В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ СУПЕСЧАНОЙ ПОЧВЕ

Известкование, фосфатный режим, дерново-подзолистая почва

Фосфор является важным макроэлементом, необходимым для питания растений. Он участвует в обменных процессах, таких как фотосинтез, передача энергии и расщепление углеводов. Однако вопросы влияния известкования на подвижность и доступность растениям фосфатов мало изучены и поэтому актуальны в современных условиях.

Были проведены исследования в длительном полевом опыте, заложенном в 1981 году (наблюдения в опыте продолжаются до настоящего времени) на дерново-подзолистой супесчаной почве. Схема опыта включает шесть уровней известкования на четырех фонах минерального питания. В рамках данного исследования изучали в динамике изменение содержания подвижных форм фосфатов в пахотном горизонте почвы, а на контрастных вариантах также в слое 20-40 см и 40-60 см. Глубинные образцы отбирали почвенным буром в трех точках с делянки на четырех повторениях каждого варианта. Подвижные формы фосфатов определяли в почвенных вытяжках методом Кирсанова. Математическую обработку результатов опыта проводили методом дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализа.

Дерново-подзолистые почвы характеризуются неравномерным распределением запасов фосфора. Степень обеспеченности почвы фосфором зависит не только от их естественного запаса, но и от интенсивности применения удобрений и извести. Содержание подвижных элементов питания до настоящего времени служит основным агрохимическим показателем, определяющим необходимость применения удобрений и извести под сельскохозяйственные культуры.

Общее содержание фосфора в почвах относительно невелико (0,05-0,1%). Эффективное плодородие почв в отношении фосфатов определяется запасом растворимых, подвижных форм фосфора. К этой группе относятся различные формы почвенных фосфатов, участвующие в динамическом равновесии между твердой фазой почвы и ее раствором. Растения в первую очередь используют фосфаты почвенного раствора. По мере использования фосфора почвенного раствора концентрация фосфат-ионов снижается. При этом в соответствии с законами растворимости восстанавливается равновесное состояние в системе «твердая фаза почвы - почвенный раствор».

Наиболее важным показателем оценки обеспеченности растений фосфором является содержание в почвенном растворе фосфат-ионов, особенно в начальные стадии роста и развития растений. Считается, что обновление фосфора в почвенном растворе происходит от 100 до 500 раз за вегетацию [1].

Фосфатный режим дерново-подзолистых почв в значительной степени зависит от реакции почвенного раствора и содержания подвижных форм полуторных оксидов. Нами были рассчитаны коэффициенты корреляции и уравнения регрессии между количеством внесенных удобрений и накоплением фосфора в почвах. Установлено, что существенное влияние на накопление подвижного фосфора, определяемого по методу Кирсанова, известкование оказывает только на малобуферных почвах (наблюдалось увеличение содержания подвижных фосфатов в 1,4-1,7 раза) [2]. Это может быть связано с закреплением фосфора не только почвой, но и самой известью. В произвесткованных почвах нашего опыта в течение 2-3 лет после известкования обнаружено от 20 до 60% (от внесенной дозы) «свободной» извести [3]. Содержание подвижных фосфатов и степень их подвижности определяются, главным образом, обеспеченностью почвы фосфатами кальция, степень влияния которых снижается по мере увеличения основности фосфатов.

По данным длительных опытов Ленинградского НИИСХ «Белогорка», действие различных доз извести на свойства и режимы почвы продолжается до 40 и более лет, достигая максимума на 2-3 год после известкования. Оптимальный уровень реакции почвы при известковании полной дозой сохраняется 5-7 лет, затем действие извести постепенно снижается. Действие половинной дозы известковых удобрений продолжается 4-5 лет, малых доз - 2 года. Положительное действие известкования на доступность фосфора почвы растениям обусловлено, во-первых, устранением антогонизма между фосфором и алюминием в самих растениях; во-вторых, частичным переходом труднорастворимых фосфатов полуторных оксидов в более растворимые и уменьшением закрепления фосфора удобрений [4].

Химический анализ почвы различных горизонтов показал, что после внесения извести, через две ротации севооборота произошло изменение содержания подвижных форм

фосфатов как в пахотном горизонте, так и в нижележащих слоях почвы. На среднем фоне минеральных удобрений (внесено в сумме за две ротации 730 кг/га Р205) наблюдалось увеличение содержания подвижного фосфора в слое 20-40 см на 1,2 мг, в слое 40-60 см - на 2,5 мг/100 г, на высоком фоне (внесено в сумме 1095 кг Р205) - соответственно на 5,3 и 3,8 мг/100 г (рис.1).

Рис. 1. Содержание подвижных форм фосфора в профиле дерново-подзолистой почвы (полевой опыт, вторая ротация севооборота): 1 - контроль; 2 - высокий фон, при внесении под озимую

рожь Ш80Р90К180 по схеме опыта

Поскольку фосфор - наименее подвижный в почве элемент - органоген, увеличение содержания его подвижных форм в глубоких слоях почвы не связано напрямую с вымыванием фосфора атмосферными осадками.

Глубина, см

О

Содержание Р205: мг ЮОг

20 40

60

20 40

60

5 1С 15 20 25 30

J * i

У

\

И Без извести

Г w щ • 2 1\

г /

....... * .......

t * Известь по 2:5Нг

Рис. 2. Содержание подвижных форм фосфора в профиле дерново-подзолистой почвы (полевой опыт, шестая ротация севооборота) без внесения минеральных удобрений в течение четырех лет: 1 - контроль; 2 - высокий фон без внесения удобрений под выращиваемые культуры в течение последних

четырех лет

Лизиметрическими наблюдениями установлено, что вымывание фосфатов в дерново-подзолистых почвах нашего региона составляет около 0,3 кг/га в год. Однако миграция кальция достигает 400 и более кг/га в год. Поэтому увеличение содержания подвижных форм фосфора в горизонтах 20-40 и 40-60 см может быть связано с мобилизацией почвенных фосфатов за счет образования одно- и двухзамещенных фосфатов кальция и с деятельностью корневых систем растений. Снижение содержания подвижных фосфатов в пахотном горизонте на известкованных вариантах без внесения минеральных удобрений связано, по-видимому, с лучшим развитием растений и выносом фосфора с урожаем сельскохозяйственных культур. После известкования в течение десятилетий растения на дерново-подзолистых почвах используют значительно больше фосфатов, чем без извести. В основе этого явления лежит лучшая растворимость и усвояемость растениями фосфатов кальция, особенно одно- и двухзамещенных, а также свежеосажденных трехосновных фосфатов кальция по сравнению с фосфатами полуторных оксидов.

Таблица 1. Урожайность озимой ржи (1994 г. - с удобрениями; 2016 г. - без удобрений

в течение четырех лет)

Фон минерального питания Дозы извести

Без извести Шг 2,5 Нг

с удобрениями 1994 г. без удобрений 2016 г. с удобрениями 1994 г. без удобрений 2016 г. с удобрениями 1994 г. без удобрений 2016 г.

Без удобрений 24,05 12,60 20.83 13,50 21,53 13.71

Средний 32,23 12.76 33,63 16.04 33,85 18.89

Высокий 17.27 8,40 33.00 13.67 30,67 15.25

1994 г. 2016 г.

НСР05 частных различий 2,09 1,42

НСР()5 по фактору «фон минерального питания» 3,14 2,11

НСР05 по фактору «известь» 3,14 2,11

НСР()5 по фактору «взаимодействие » 1,42 0,97

В течение последних четырех лет в силу технических и финансовых проблем удобрения в этом опыте не вносили (6-я ротация севооборота, 2013 - 2016 гг.). Выращивали: 1 год - ячмень с подсевом клеверо-тимофеечной травосмеси; 2 год - мн. травы 1 года пользования; 3 год - мн. травы 2 года пользования; 4 год - озимая рожь. Произошло перераспределение подвижных форм фосфора в профиле почвы (рис. 2). Накопленные за предыдущие годы внесения удобрений питательные вещества были использованы растениями.

При этом урожайность культур резко снизилась (табл. 1). Озимая рожь - культура, слабо отзывающаяся на изменение реакции почвы, но так как на известкованных вариантах фосфаты железа и алюминия замещаются разноосновными фосфатами кальция, даже на староизвесткованных почвах доступность их растениям повышается. Однако на легких почвах без внесения минеральных удобрений одним из ограничивающих урожай факторов является низкое содержание калия.

Некоторую обобщенную, хотя и приближенную характеристику изменения доступности многообразных соединений фосфора почв растениям дает определение фосфатного потенциала. Чем меньше значение фосфатного потенциала, тем выше должна быть активность фосфат-иона в почве и в большей степени фосфор доступен растениям (табл. 2).

Таблица 2. Влияние известкования на величину фосфатного потенциала

дерново-подзолистой почвы

Фон удобрений Доза извести, т/га Величина фосфатного потенциала

0 9,71±0,14

Средний 3,4 8,52±0,22

14,1 8,40±0,03

0 9,95±0,05

Высокий 3,4 8,58±0,12

14,1 8,27±0,10

Одним из критериев, с помощью которого возможно оценить влияние фосфорных удобрений и известкования на фактическую доступность фосфатов, принято считать химический состав растений. Но обобщение материалов, полученных в полевых опытах, из-за пестроты почвенного покрова и узкого интервала доз не позволило строго доказать влияние удобрений на содержание в растениях фосфора. Известкование довольно слабо влияло на содержание фосфора в растениях (в пределах ошибки коэффициентов регрессии). Однако при известковании изменяется величина урожая и соответственно вынос при одинаковом содержании фосфора в растении. Это подтверждается результатами вегетационного опыта с использованием суперфосфата, меченого изотопом 32Р, проведенного ранее в нашем отделе. Известкование улучшало развитие растений, а на почве с повышенным содержанием алюминия в 3,5-4,3 раза увеличивало использование фосфора из почвы.

Исходя из вышеизложенного, можно сделать следующие выводы:

1) внесение фосфорных удобрений в дерново-подзолистые почвы снижает подвижность алюминия вследствие связывания его анионом ортофосфорной кислоты;

2) систематическое применение фосфорных удобрений приводит к повышению содержания подвижного фосфора в почвах и к изменению свойств почвенного поглощающего комплекса; изменяется характер взаимосвязей между реакцией почвы и содержанием подвижных форм фитотоксичных элементов;

3) известкование сильнокислых дерново-подзолистых почв увеличивает использование растениями фосфора в течение многих лет после известкования;

4) известкование кислых дерново-подзолистых почв имеет решающее значение для оптимизации фосфорного питания растений при длительном применении минеральных удобрений в полевом севообороте.

Литература

1. Методические указания по оценке последействия органических и минеральных удобрений на плодородие дерново-подзолистых почв. - М.: ВНИИА, 2007. - 28с.

2. Небольсин А.Н., Небольсина З.П., Яковлева Л.В. Влияние известкования на некоторые показатели фосфатного режима дерново-подзолистых почв //Агрохимия. - № 9. - 1998. - С. 31-41.

3. Яковлева Л.В. Экологические аспекты известкования дерново-подзолистых почв Северо-Запада России: Дис... доктора с.-х. наук. - СПб, 2009,-С.33.

4. Небольсин А.Н., Небольсина З.П. Известкование почв (результаты 50-летних полевых опытов). - /СПб: ЛенНИИСХ РАСХН, 2010. - 254 с.