Формы фосфатов в орошаемых почвах юго-восточного Казахстана и приемы рационального использования фосфорных удобрений

Актуальность темы

Увеличение производства зерна, кормов и другой продукции, намеченное решениями ХХУ1 съезда КПСС и «Продовольственной программой СССР» неразрывно связано о повышением плодородия почв на основе химизации земледелия.

Среди всего комплекса факторов, определяющих плодородие почв в основных земледельческих зонах Казахстана, первостепенное значение придается применению фосфорных удобрений. В республике более 70% неорошаемых земель имеют низкое содержание подвижного фосфора и 80% зернового клина практически не удобряются фосфором.

Орошаемые почвы, занимающие в республике около 2 млн. гектаров, по уровню применения удобрений на гектар пашни резко отличаются от неполивных земель. В Алма-Атинской, Джамбулской, Талды-Курганской и Чимкентской областях, где размещены основные площади орошаемых земель, под отдельные культуры, на каждый гектар орошаемой пашни ежегодно вносится свыше одной тонны минеральных удобрений (в туках).

Регулирование фосфорного режима орошаемых почв, позволит расширить площади удобряемых земель в основных зерносеющих районах Казахстана.

Поэтому вопросы связанные с изучением фосфатного режима орошаемых почв и с разработкой приемов его регулирования являются актуальными.

Цель и задачи исследований. Целью наших исследований было изучение фосфатного режима орошаемых почв, характера превращения фосфатов в них и обоснование приемов рационального использования фосфорных удобрений.

В задачу исследований входило:

— Изучить фосфатный фонд орошаемых почв юго-восточного Казахстана и дать количественную и качественную характеристику соединениям фосфора.

— Выяснить трансформацию форм фосфора в почвах и характер распределения фосфора удобрений в составе почвенных фосфатов с учетом: а) агрохимических особенностей почвыб) состава и свойств вносимых фосфатовв) степени увлажнения почв, норм и способов внесения удобренийг) длительности взаимодействия удобрений с почвой.

— Определить размеры передвижения фосфора вносимых удобрений в почве в зависимости от указанных факторов.

— Изучить возможность использования показателей фосфатных потенциалов для характеристики качественного состава фосфорных соединений в почвах и степени подвижности почвенного фосфора в целях диагностики фосфорного питания растений.

— Выяснить влияние удобрений на размеры накопления подвижного фосфора и растворимых фракций минеральных фосфатов на карбонатных орошаемых почвах.

— Обосновать закономерности действия фосфорных удобрений в зависимости от агротехнических и агрохимических факторов и установить оптимальные уровни содержания почвенных фосфатов по отношению к требованиям орошаемых культур.

— Определить размеры использования фосфора удобрений сельскохозяйственными растениями, а также рассчитать «активный» баланс фосфора с учетом влияния агротехнических и технологических приемов применения удобрений.

— Определить экономическую эффективность рекомендуемых приемов внесения фосфорных удобрений на основных типах орошаемых почв юго-востока Казахстана, с учетом биологических особенностей культур

Научная новизна работы. Изучен состав минеральных фосфатов в почвах вертикальной зональности Заилийского Алатау и впервые показаны закономерности его изменения по высотным почвенным поясам.

В орошаемых почвах Казахстана изучены запасы и формы фосфора, фракционный состав минеральных фосфатов и их распределение по профилю. Впервые определено содержание и состав фосфатов в гранулометрических фракциях. Доказано отсутствие глубокого химического закрепления фосфатов, внесенных удобрений в систематически удобряемых карбонатных почвах в связи с распределением их в составе пылеватых фракций.

На основе использования факторов «емкости», «интенсивности» и анализа фракционного состава минеральных фосфатов изучена структура фосфатного фонда почв в севообороте и на бессменных пооевах сахарной свеклы, а также установлена целесообразность периодического внесения водонерастворимых форм фосфатов на карбонатных почвах и преимущество ленточного внесения по сравнению с разбросным.

Разработаны математические модели фосфатного режима орошаемых почв, согласно которым определены оптимальные фосфатные уровни и рассчитаны затраты удобрений для их достижения.

Для. идентификации природных и остаточных фосфатов предложено определять не только содержание подвижного фосфора и фракций растворимых минеральных фосфатов, но также фосфатный потенциал или концентрацию фоофора в слабосолевой вытяжке.

Уточнены технологические приемы рационального применения фосфорных удобрений в сочетании с режимами орошения и изучено их влияние на урожай и качество сельскохозяйственных культур.

Практическая ценность. Результаты исследований позволили рекомендовать производству рациональные нормы и прогрессивные способы (периодический и локальный) внесения фосфорных удобрений, которые на фоне азотно-калийных удобрений и рекомендуемой агротехники, обеспечивают получение: корней сахарной свеклы 500−520- сои (зерно) — 30−32- ячменя (зерно) — 20−22- сена люцерны (за 3 года жизни) — 300−320- зеленой массы кукурузы — 580−600 и кукурузно-соевой смеси — 550−580 ц/га.

Коэффициенты использования фосфорных удобрений и величины выноса фосфора растениями могут быть использованы при балансовых методах рассчета норм удобрений на орошаемых почвах.

Реализация научных исследований. Рекомендованные научно-обоснованные нормы удобрений и технологии их внесения (ежегодно вразброс и локально, периодическое внесение фосфатов при концентрации их под наиболее отзывчивые культуры) включены в рекомендации МСХ КазССР и Восточного отделения ВАСХНИЛ «Научные основы и рекомендации по применению удобрений в Казахстане (1982), использованы в рекомендациях Казахского сельскохозяйственного института сельскохозяйственному производству на XI-ю пятилетку (1981 г.) и вошли в «Справочник по применению удобрений (1981 г.)» .

Результаты исследований по разработке системы удобрения сахарной свеклы с включением запасного внесения водонерастворимых фосфорных удобрений и локального способа внесения основного удобрения внедрены в практику свеклосеющих хозяйств Алма-Атинской, Джамбулской областей.

Научные разработки по технологии применения удобрений и режимов орошения кормовых культур (люцерна и кукуруза на силос) для земледелия вновь осваиваемого Чингельдинского массива Алма-Атинской области приняты научно-техническим советом ИСХ КазССР для внедрения в других областях республики с аналогичными почвенно-климатическими условиями в 1984;1985 гг. на площади 76 тыс. гектаров.

Предложения автора о целесообразности определения в карбонатных почвах, кроме содержания подвижного фосфора (по Мачигину), степени его подвижности^{вытяжка} 0,1 и CaXl^) в целях идентификации природных и остаточных форм фосфорных соединений почвенных фосфатов внедряются в практику агрохимических лабораторий Алма-Атинской, Джамбулской и Талды-Курганской областей.

Отдельные положения диссертации используются в учебном процессе по курсу агрохимии, при изучении раздела «Фосфорные удобрения и пути повышения их эффективности» .

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались: на научных конференциях профессорско-преподавательского состава КазСХИ (1964;1983 гг.) — Казахского научно-исследовательского института земледелия им. В. Р. Вильямса (1971; 1974 гг.) и института почвоведения АН КазССР (1969; 1973; 1982 гг.) на республиканских совещаниях свекловодов (г.Алма-Ата, 1972, 1976 гг.) — на Всесоюзном совещании по агрохимии комплексных удобрений (г.Киев, 1975) и на координационных совещаниях по проблеме дальнейшего совершенствования системы земледелия, как научной основы интенсификации свекловодства (г.Киев, 1975, 1978 гг.) — на XI и ХП съездах Менделеевского общества по общей и прикладной химии (г.Алма-Ата, 1975; г. Баку, 1981 г.) — на У делегатском съезде Всесоюзного общества почвоведов (г.Минск, 1977 г.) — на Всесоюзных и региональных совещаниях участников Географической сети опытов с удобрениями { г. Москва, 1972, 1975 гг.- г. Фрунзе, 1973; г. Ташкент, 1975 г.- г. Усть-Каменогорск, 1976 г.- г. Целиноград, 1977 г.- г. Белгород, 1980 г.) — на заседании Бюро секции Агрохимии и удобрений ВАСХНИЛ «О дальнейших задачах науки и агрохимслужбы Киргизии и Казахстана в повышении плодородия почвы и эффективности химизации земледелия» (г.Фрунзе, 1982 г.).

По теме диооертации опубликовано 45 работ.

На защиту выносятся теоретические и практические положения, определяющие пути повышения эффективности фосфорных удобрений: запасы и формы фосфатов в орошаемых почвах Казахстана, фосфатные потенциалы различных почввлияние форм фосфорных удобрений, технологических приемов их внесения и агротехнических факторов на фосфатный режим почв и продуктивность сельскохозяйственных культурразработка оптимальных фосфорных уровней почв для различных культур.

В основу диссертации положены результаты многолетних исследований автора на кафедре агрохимии Казахского ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственного института {, с 1964 г.), также комплексные работы с отделами агрохимии (Д971−1980 гг.) и орошаемого земледелия (1974;1977 гг.) Казахского научно-исследовательского института земледелия имени В. Р. Вильямса.

Материалы для написания работы получены лично автором или под его руководством.

В осуществлении исследований, кроме автора, в разные годы принимали участие сотрудники кафедры агрохимии Б. А. Ермекова, В.Ш.Чулту-рова, А. И. Черкасова, Б. С. Басибеков, Е. А. Тухтугулов, В. П. Голобородько, С. З. Джумашев, аспиранты: Е. С. Есболов, С. Бекболатов, А. Л. Иванов, С. А. Оразбаев, К.Кисиков.

Считаю своим долгом выразить глубокую благодарность им за большую помощь в проведении экспериментальной части научных исследований.

В работе использованы также результаты стационарных опытов отдела агрохимии Казахского НИИ земледелия по изучению фосфатного режима светло-каштановой почвы и продуктивности культур восьмипольно-го свекловичного севооборота и бессменного посева сахарной свеклы (Б.С.Басибеков, О.Б.Торшина), а также данные полевых опытов Алма.

Атинской, Талды-Курганской, Джамбулской, Чимкентской областных агрохимических лабораторий в исследованиях которых, в той или иной степени затрагивались вопросы применения фосфорных удобрений на орошаемых почвах юга и юго-востока Казахстана.

Искренне признателен доктору сельскохозяйственных наук, профессору, заведующей кафедрой агрохимии КазСХИ А. Т. Пономаревой за постоянное внимание и поддержку при выполнении экспериментов и оформлении данной работы.

I. ФОРМЫ СОЕДИНЕНИЙ ФОСФОРА И ИХ ПРЕВРАЩЕНИЕ В ПОЧВАХ (Обзор литературы).

Изучение фосфатного режима почв в нашей стране связано с именами выдающихся ученых: Д. И. Менделеева (1867) — А. И. Энгельгардта (1880) — П. А. Костычева (1881) — Д. Н. Прянишникова (1928), впервые поставивших полевые опыты по изучению реакции различных культур на фосфорные удобрения.

Важный вклад в решение проблемы фосфора в системе «фосфорпочва — растение» внесли такие известные ученые как А. П. Душечкин (1914,1929) — К. К. Гедройц (1918) — М. А. Егоров (1926) — Н. П. Карпинский (1933) — А. Ф. Тюлин (1935) — Ф. В. Чириков (1939) — В. В. Геммерлинг (1941) — С. А. Кудрин (1947) — П. А. Дмитренко (1946; 1948) — Б.П.Мачи-гин (1948) — Д. Л. Аскинази (1949) — А. В. Соколов (1928,1950) — В.М.Клеч-ковский и др. (1950) — Р. К. Гусейнов (I960) и др. Ими установлена зависимость эффективности различных форм фосфатов от агрохимических свойств почв и реакции растений, разработаны почвенные индексы эффективности фосфоритования, определены почвенные компоненты, оказывающие влияние на доступность фосфатов алюминия, железа и кальция в почвах разного типа, изучен также ряд других вопросов, показавших, что повышение эффективности удобрений возможно лишь на основе глубокого познания свойств удобрений и их превращения в различных почвах.

В настоящее время изучены агрохимические свойства почв и изданы обобщающие монографии, опубликованы работы, характеризующие особенности фосфатного режима почв в различных регионах нашей страны — Армении (Давтян, 1946), Украины (Дмитренко, 1946,1948, 1954, 1957) — (Дмитренко и др., I960, 1967, 1979) — (Носко, 1982) — Белоруссии (Иванов, 1955, 1962; Иванов, Лнпа, 1980) — Башкирии.

Бурангулова, Галимов, 1958; Бурангулова, 1969, 1975) — Азербайджана (Гусейнов, I960- Джафаров, 1962,1966) — Татарии (Войкин, 1960) — Центральной черноземной полосе (Адерихин, 1970) — Краснодарского края (Носов, 1977) — Удмурдии (Дерюгин, 1974; Дерюгин, Одинцова, 1978) — Грузии (Ониани, 1974).

Изучению фосфатного режима орошаемых почв Узбекистана посвящены работы С. А. Кудрина (1934,1942,1947,1952,1958) — М. З. Казиева (1940,1956) — Б. П. Мачигина (1940,1948,1952,1957) — Я. Й. Чуыанова (1950,195b) — К. Г. Саакянц (1953) — С. Н. Рыжова (1964) — С. Н. Рыжова, К. Г. Саакянц (1962,1966) — И. М. Поповой (1955) — Ю. А. Рубинчика (1956) — Л. В. Протасова (1957,1976) — И. Н. Чумаченко (1964, 1969,1971,1976) — И. Н. Чумаченко, Б. А. Сушеницы (1970) — П. В. Протасова, Г. Д.Коростеле-вой (1971).

Отдельные вопросы фосфатного режима почв Киргизии рассмотрены в работах Н. Г. Корневой (1965,1976), А. М. Мамытова с соавт.(1970).

Оригинальные исследования в настоящее время проводят Б. А. Сушеница (1978,1980,1981) — Н. В. Артамонова (1978) — Ю. И. Касицкий и З. Закиров (1979) и другие. Большая работа методического характера с. целью определения форм минеральных фосфатов выполнена А. М. Мещеряковым (1966,1976,1978).

В 1981 году вышла в свет монография К. Е. Гинзбург, в которой показаны географические закономерности распределения форм фосфора по почвенно-агрохимическим районам СССР.

В упомянутых работах обобщен громадный аналитический материал^ установлены региональные особенности фосфатного режима различных почв и разработана технология применения фосфорных удобрений, направленная на рациональное использование фосфатов почвы и вносимых удобрений.

В Казахстане вопросы применения удобрений начали изучаться в 30-е годы (Синягин, 1936; 1941; Лобанов, Имангазиев, 1936;1938;

Ажигоев, 1940). И. И. Синягиным впервые было определено содержание органических и минеральных фосфатов в почвах юга Казахстана. К. И. Имангазиев (1956) разработал бсновные положения эффективного применения фосфорных удобрений в свекловичных севооборотах на луго-во-сероземных и предгорных темно-каштановых почвах.

До начала 60-х годов в республике исследования в основном проводились на временных опытах и сводились к определению эффективности отдельных видов удобрений, реже их сочетаний и сроков внесения.

Значительное количество исследований посвящено агрохимической оценке эффективности фосфорных и сложных удобрений на различных типах почв Казахстана (Можаева, I96I-I969- Пономарева, 1962,1963, 1968; Кельдибеков, 1967; Сатмагамбетов, Куспанов, 1970, 1971; Г. К. Имангазиева, 1971 и др.).

Вопросам эффективного применения минеральных удобрений, в том числе фосфорных, на неполивных почвах Северного Казахстана посвящены исследования 0.В.Сдобниковой (1963,1964,1969), на орошаемых почвах юга Казахстана — К. И. Ймангазиева, 1959; К. И. Имангазиева, Б. С. Басибекова, 1968; А. Т. Пономаревой, 1970.

Решение проблемы регулирования фосфатного режима связано с изучением валового содержания и доступных форм фосфорных соединений в различных почвах.

Важным показателем потенциального плодородия почв является содержание валового фосфора. Д. Н. Прянишников (1952) по содержанию валового фосфора в пахотном горизонте почвы СССР разделил на 4 группы: меньше 0,01% - очень бедные, 0,01−0,05% - бедные, 0,05−0,1% - средние, 0,1−0,2% - богатые.

По запасам и содержанию валового фосфора в почвах различных регионов страны наблюдаются значительные колебания — от 2,10 до 5,41 т/га (Хейфец, 1950).

М.И.Джафаров (1971) по запасам валового фосфора почвы Азербайджана разделил на три группы: низкая — 3−6 т/га, средняя 6−9 т/га и высокая — более 9 т/га.

По данным А. С. Кудрина (1947), Б. П. Мачигина (1948) в сероземных почвах хлопкосеющих районов Средней Азии содержание валового фосфора в слое 0−28 см достигало до 8,0 т/га, а в горизонте 28−40 см — 2,89 т/га.

Валовое содержание фосфора в орошаемых почвах юга Казахстана по сравнению с другими типами почв СССР достаточно высокое и составляет от 0,14 до 0,25% от веса почвы, или 4,2−7,5 т Р205 на га (Имангазиев, 1956, 1959; Имангазиев, Сдобникова, 1966; Пономарева, 1970).

М.А.Егоровым (1926) — Ф. В. Чириковым, Г. А. Малюгиной (1944) — С. А. Кудриным (1947), М. Н. Бурангуловой (1967) установлено, что валовое содержание фосфора в почвах обусловлено химическим составом материнских пород. Продукты разрушения изверженных кислых пород более богаты фосфором, чем осадочные карбонатные почвы (Кудрин, 1947).

К.Г.Саакянц (1953) считает, что в большинстве случаев формирование почв происходит на продуктах выветривания не отдельных пород, а их смесей, которые и определяют содержание и растворимость фосфора в почвах.

Исследованиями М. З. Казиева (1940), Б. П. Мачигина (1957), Р. К. Гусейнова (I960) и других установлено, что валовое содержание фосфора в карбонатных почвах зависит не только от химического состава материнских пород, но и от почвенно-климатических условий.

По данным Б. П. Мачигина (1957), при переходе от пояса типичных сероземов к светлым и пустынным почвам Средней Азии и Закавказья, наблюдается тенденция к снижению количества валового фосфора в профиле почв.

На содержание фосфора также оказывает большое влияние направление процесса почвообразования, интенсивность течения биологического круговорота фосфора^, определяемого почвенно-климатическими усV ловиями^{Дмитренко,} 1954; Мачигин, 1957).

В пределах одного генетического типа почв содержание валового фосфора выше на почвах тяжелого механического состава (Буран-гулова, Галимов, 1958; 1963; Пономарева, 1970; Адерихин, 1970).

Ряд исследователей установили наличие прямой зависимости между валовым содержанием фосфора и содержанием фракции механических элементов почв. Фракции размером 0,005−0,001 мм и меньше 0,001 мм верхнего горизонта сероземных почв содержали в 1,5−2 раза больше фосфора, чем крупной пыли (Розанов, Рашевская, 1948; Асланов, Рыжов, 1969; Ташкузиев, 1972).

Содержание валового фосфора в пределах одного генетического типа выше на почвах большей давности орошения и высокой окультурен-ности (Алексеева, 1970; Пономарева, 1970; Гинзбург, 1981; Корень-ков, Синягин и др., 1982).

Наиболее полные сведения о валовых запасах фосфора в почвах СССР и формах почвенных фосфатов по зонам страны приведены в монографиях «Агрохимическая характеристика почв СССР» под редакцией А. В. Соколова. Несмотря на то, что валовые запасы весьма велики по сравнению с потребностью растений, все почвы Союза нуждаются в фосфорных удобрениях.

В решении теоретических и прикладных задач агрохимии фосфора очень важно знание состава неорганических и органических фосфатов.

Содержание органического фосфора по типам почв изменяется довольно значительно, достигая наибольших величин в верхних горизонтах и резко уменьшаясь в нижних горизонтах.

По данным Д. М. Хейфец (1950;, наибольшее содержание органического фосфора в почве отмечено в черноземах, наименьшее — в сероземах. Содержание фосфора в черноземах составляет почти половину валового фосфора, а по данным Н. И. Богданова (1954), органичеокий фосфор в сибирских черноземах составляет до 8С$ от валового фосфора.

В бурой карбонатной почве он составляет около 8% (Давтян, 1940), в светлом сероземе Киргизии — 7,1%(Мачигин, 1957), в луговых почвах до 18% (Синягин, 1936).

По данным А. Т. Пономаревой (1970) содержание органического фосфора в почвах юга Казахстана не превышает 2С$ от валового запаса.

Н.А.Карпинский, В. Б. Замятина (1933) — С. А. Кудрин (1947; 1952) — Э. С. Мусабекова (1953) — Р. К. Гусейнов (1957) — М. Н. Бурангулова (1969) считают, что содержание органического фосфора в почве зависит от содержания гумуса, механического состава и окультуренноети почв.

При внесении минеральных удобрений увеличение содержания органического фосфора на черноземах отмечают Ю. М. Безуглая,(1969), на дерново-подзолистых почвах — Л. С. Любарская,(I960) — Э. И. Шконде, (1952).

Ряд исследователей (Чумаченко, 1969,1971; Акималиев, Орозбаев, Золоев, 1973) отмечают, что минеральные удобрения не оказывают заметного влияния на изменение органического фосфора.

К аналогичному выводу приходит Ю. К. Кудзин с сотрудниками (1973), после 55-летнего внесения минеральных удобрений.

По данным Ларсена-(itz/ise/7) (1967)* доля органического фосфора может составлять от 20 до 80 $ от общего содержания фосфора в почве. Образование и накопление органического фосфора связано в основном с жизнедеятельностью микроорганизмов и растений. Наиболее вероятными источниками пополнения органического фосфора могут быть нуклеопротеиды, нуклеиновые кислоты, фитин, фосфатиды. Указанные соединения трансформируются в почве и частично связываются минеральной и органической частями почв. (Дпс/еязоя, 1967; Anc/easo*? t.

7? Hi col*7″ 1974; Фокин, 1975; KowcL белке, 1978). He исключена возможность включения фосфора удобрений в гумус в процессе формирования последнего, так как установлено, что при систематическом внесении минеральных и органических удобрений повышалось содержание органического фосфора в почвах (Синягин, 1968; Кук, 1970; Гинзбург, 1981).

Доля участия органических фосфатов в питании растений не установлена. Рядом исследрвателей подтверждалось, что содержание органических фосфатов снижалось и увеличивалось количество минеральных форм после нагревания, высушивания, вымораживания почв, длительной вспашки, известкования. (Oosg&c"se, 1967; Синягин, 1968; Султанов, 1976).Неорганические фосфорные соединения в почвах представлены фосфатами материнских пород, продуктами их выветривания, а также фосфатами, образовавшимися в результате разложения органического вещества и превращения фосфорных удобрений в почвах.

Апатит является самым прочным фосфоросодержащим минералом. Он не растворяется в воде, но в течение длительных процессов химического выветривания апатит как и любой другой минерал, разрушается под действием воды, насыщенной углекислым газом и др. кислотами. В процессе выветривания горных пород постепенно происходит частичное образование менее сложных вторичных фосфоросодержащих минералов с освобождением фосфорной кислоты.

Известны четыре основных типа вторичных минералов апатитовой группы: гидроксилапатит, карбонатапатит, хлорапатит и вторичный фторапатит (, 1969).

В почвах с нейтральной и слабощелочной реакцией, основная группа вторичных фосфатных минералов представлена фосфатами кальция разной основности (Аскинази, 1950). ¦ «. I Ортофосфорная кислота — Н3Р04 -. СаН4(Р04)2−2Н20 или Са (Н2Р04)2-Н20 монокальций-фосфат Са2Н2Р208'4Н20 или Са НР04 дикальцийфосфат: Са3Р208−5Н20 или Са3(Р04)2−5Н20 трикальций-фосфат.

Соотношение СаО р2о5 I I 1 • г 2 j 3 1 i 1 •.

Характерно, что с замещением атомов водорода на кальций или по мере повышения основности соли, растворимость фосфата в воде уменьшается, а вместе с тем падает его доступность растениям.

Аналогичный ряд известен и для фосфатов алюминия и железа в почвах с кислой реакцией, где при повышении отношения R20g: Р20^ от 1/3 до 3/1, растворимость фосфатов резко снижается.

Внесение в почву фосфора с удобрениями является одним из важных факторов улучшения фосфатного режима почв.

Фосфор, поступающий в почву в виде различных соединений, взаимодействует с её составными частями и характер распределения его в составе почвенных фосфатов в значительной степени зависит от типа почвы, её поглотительной способности, механического и химического состава, реакции среды, влажности, температуры и ряда других свойств почвы, а также от свойств вносимых удобрений.

По современным представлениям почвенное поглощение фосфатов представляет собой совокупность ряда процессов: адсорбции — от обменной (физико-химическая-, до хемоадсорбции, с образованием сложных труднорастворимых солей и устойчивых труднорастворимых форм, октокальцийфосфаты, гидроксилапатиты и т. д. Только фосфаты, оставшиеся в почвенном растворе или связанные в результате физической адсорбции остаются водорастворимыми, т. е. непоглощенными (Иванов,.

1955,1962; Фокин, 1965; Кио, Loise, 1972; Ba. RRo^, 1975; Горбунов, 1978; Адамсон, 1979; Гинзбург, 1981; Афонина, Усь-яров, 1982;.

Использование меченого фосфора в агрохимических исследованиях показало, что резкой границы между физическими и химическими поглощениями нет и существует постепенный переход между адсорбционными и химическими соединениями фосфора (Клечковский, Каширкина, 1950; Фокин, Тертерян, 1966; Клечковский, Жердецкая, 1971; Соколов, Гладкова, 1979). Физико-химическое поглощение с переходом адсорбированных фосфатов в химические соединения свойственно кислым почвам, содержащим аморфные и кристаллические гидроокиси железа, алюминия и марганца и глинистые минералы, в основном каолинитовой группы (Антипов-Каратаев, 1935; Чириков, 1939; Аскинази, 1949).

В слабокислых, нейтральных и слабощелочных почвах происходят, в основном химические поглощения с участием бикарбонатов кальция и магния и поглощенных оснований (Кудрин, 1947; Мачигин, 1948; Чума-нов, 1953; Рубинчик, 1956; Чумаченко, 1959; Гусейнов, I960).

Кальций с фосфорной кислотой образует соли разной основности. Чем больше основность соли, иными словами, чем больше отношение СаО: Р^О^, тем ниже растворимость данного фосфата кальция.

Фосфаты кальция отличаются метастабильностью под действием воды подвергаются гидролизу и переходят в более основные формы (Казаков, 1937).

Ряд исследователей {Bolsckot, 1950; OLse"^ 1958; 1972), отмечая метастабильность фосфатов кальция, считают возможным одновременное существование дикальцийфосфата и более основных фосфатов кальция в несвойственной им области концентрации Р205 и СаО в системе СаО — Р205 — HgO. Изменяя соотношение СаО и PgO^ в системе, скорость кристаллизации и рН А. В. Казаков (1937), получил чистые соединения дикальцийфосфата и установил их поля устойчивости в системе твердая фаза — жидкость при 25 °C.

К числу метастабильных фосфатов кальция относится и октакаль-цийфосфат. Доступность последнего составляет примерно 80% от доступности монокальцийфосфата («» I960).

Вследствие своей метастабильности фосфаты кальция (ди-, три-октокальцийфосфаты) переходят в гидроксилапатит — (Аскинази, 1949; Соколов, 1950).

В почвах наряду с гидроксилапатитом может образоваться фтор-апатит, а также хлор и карбонатапатит. Наиболее стабильная форма фосфатов кальция в почвах представлена изоморфной смесью гидро-ксилапатита и фторапатита, образующих гидрокеилфторапатит, обладающих меньшей растворимостью чем гидроксилапатит (Аскинази, 1949). Однако образование наиболее устойчивых соединений не исключает возможности существования в почвах и метастабильных форм, обладающих большей растворимостью. Сам по себе процесс образования стабильных фосфатов довольно длительный (Соколов, I960). В нейтральных и карбонатных почвах около ¼ суперфосфата превращается в дикальцийфос-фат — дигидрат, который концентрируется в гранулах в почве, окружающей их, остальная часть монофосфата гидролизуется медленно и превращается в более высокоосновные фосфаты (т л-н-i"g t>y, 1963; /?7"г//%6у, и/ /cfo (л/sоп, 1963).

С помощью микроскопической и рентгеноскопической техники было установлено, что дикальцийфосфат — дигидрат задерживается в почве длительное время и представляет собой основной источник фосфора для растений. В результате гидролиза в почве происходит превращение дикальцийфосфата в октакальцийфосфат, о чем свидетельствуют работы W.u. b-«c/szy, Sfi>f&> «зон, 1959; Е. С., 1960;

Е. С. тол е. по, W.L. Lindsay, Ct. Ost>c*n, 1960; S. LdR. se/7, А. Е. W i dowse п, 1971 и других.

По данным ряда исследователей (Bzowh, 1960; /?&-сг, Sope /г, 1967; B&L L, BLa. c, t, 1970; Цыганок, 1969, 1970; Янишевский, Кожемячко, 1978) основными кристаллическими продуктами взаимодействия ортофосфатов с карбонатными почвами являются брушит СаНРО^" 2Н20 и гидроксил (хлор) апатит. В незначительных количествах идентифицирован также монегит.

В почве наряду с образованием различных форм минеральных фосфатов, одновременно развивается и синтез фосфорсодержащих соединений (микробиологическое поглощение фосфора) (Жориков, 1947; и//елг, BLzck, 1968; Кочергин, 1968). Однако в большинстве случаев микробиологическое поглощение полностью перекрывается усиленной минерализацией (Замятина, 1941; Чириков, 1941; Тюрин, 1946; Кудрин, 1952; Лебедянцев, 1960).

Различные бактерии, актиномицеты и грибы обладают способностью растворять минеральные фосфаты, в том числе фосфорит. Такая способность у них в одних случаях связана с продуцированием кислот (Егоров, 1936; Жориков, 1947; Неск, 1966; йлялетдинов, 1966), в других с выработкой ферментов (Бурангулова, 1967; Лисовая, Левченко, 1968; Кудеярова, Башкина, 1981).

Выделение микроорганизмами гидролитических ферментов, объединяемых под названием фосфатаза, позволяет разлагать органофосфаты почвы. Интенсивность минерализации при этом зависит как от фосфатной активности почвы, так и от характера фосфорных соединений (Stalf*ij, 1968; Бурангулова, 1967).

В последнее время все большее значение придается формам минеральных фосфатов в почве. По их соотношениям можно судить о степени их растворимости и доступности растениям, так и о направлении процессов превращения.

Для выделения, идентификации и количественного определения минеральных соединений фосфора как в природных, так и удобренных почвах в настоящее время применяют современные методы исследования: химические, физико-химические, петрографические, рентгенографические, электронно-микроскопические и др. (Bao^h, L е h я., 1959; Кудеярова и др., 1976; и др.). Из химических методов у нас в стране широко используются методы Чирикова, Чанга-Джексона, Гинзбург-Лебедевой.

Ф.В.Чириков (1939,1956) предложил методику фракционного разделения почвенных фосфатов. После некоторых усовершенствований, внесенных Э. И. Шконде (1954), в технику выполнения анализа, метод Ф. В. Чирикова получил широкое распространение в нашей стране и в некоторых зарубежных странах.

Особенно широко был использован этот метод при изучении наличия различных форм фосфатов в почвах при длительном применении удобрений (Шконде, 1952; Гуревич, Воронина, 1965; Кудзин и др., 1964; Го-родний, Грабовский, 1965; Кудзин, Губенко, 1968; Жанталина, 1969; Алексеева, 1970; Корнева, Ким, 1970; Акималиев, Орозбаев, Золоев, 1973) и процессов изменения форм фосфора в почвах под влиянием удобрений и культур севооборота.

Однако, метод Чирикова не лишен некоторых недостатков (отсутствие строгого разграничения органических и минеральных форм фосфатов, а среди последних — отделение фосфатов кальция и магния от полуторных окисловневозможность предотвращения процессов вторичного осаждения фосфатов полуторных окислов, находящихся в первых двух вытяжках).

Большую ценность в раскрытии особенностей фосфатного режима почв сыграло внедрение в практику агрохимических исследований метода Чанга-Джексона, J^c/rso^, 1957) с помощью которого выделяют разные формы фосфатов по связи фосфат-иона с определенными основаниями (катионами). Метод основан на последовательном применении более или менее селективных растворителей (. IHNIkCl ;

0,6 H NH^P — 0,1 Н NaOH- 0,5 Н H2S04- 0,3 Н NagCgH^ + I M ЫаНСО^ + I г Ыа2 $ 0^- и др.)" выделяющих различные формы фосфатоврыхлосвязанные, фосфаты алюминия, железа, кальция. Метод Чанга-Джексона был уточнен сотрудниками почвенного института им. В. В. Докучаева (Аскинази, Гинзбург и Лебедевой, 1963). Авторы, при определении фосфора во фтораммонийных и щелочных вытяжках по Чангу-Джексону наряду с минеральными формами, ввели определение органических соединений фосфора в этих же вытяжках. Для определения главных минеральных форм фосфора в почвах (AIР — Ре-Р — Са-Р) они предлагают пользоваться только первыми тремя последовательными вытяжками (0,5 НЗХЕН^Р — 0,1 HNaOH — 0,5 н I^SO^), а при решении генетических вопросов в почвоведении, желательно проводить полный анализ по Чангу-Джексону с определением «восстановленно-раство-римых» и «окклюдированных» форм почвенных фосфатов.

Видоизмененный метод используется как при генетически-классификационном и географическом изучении почв (Киселев, Кривоносова, 1966; Градобоев, Богданов, 1968; Бабарина, 1968; Чумаченко, 1969, 1971; Носов, 1970; Колянда, 1971; Ониани, 1974; Антипина, 1978; Дерюгин, Одинцова, 1978; Артамонова, 1978), так и при агрохимических исследованиях (Южаков, 1967, 1971; Сдобникова, Гусак, 1969; Пономарева, Кравцун, 1971; Куйдан, 1971; Кубарева, Кулешова, 1973; Антипина, 1974; Асаров, Белокопытова, 1974; Зверева, Щербинина, Батьков, 1977).

В дальнейшем продолжалось совершенствование техники фракционирования фосфатов^{Гинзбург,} Лебедева, 1971). Добавление молибда-та аммония к солевой и уксуснокислой растворителям (I и 2) уменьшает переосаждение фосфора в процессе экстракции и приводит к тому, что молибдат аммония связывает переходящий в раствор фосфор в комплексное недиссоциированное соединение — фосфоромолибденовую гетерополикислоту, что удерживает фосфор в растворе и обеспечивает полноту его экстракции.

Для практики сельскохозяйственного производства необходимо знать не только валовое содержание или группы фосфора в почве, но и его химические формы, а также доступные запасы фосфора для питания растений.

Извлечение доступных фосфатов из почв производится при помощи кислотных или щелочных вытяжек. Выбор растворителя для различных почв определяется формами фосфорных соединений в них. К числу наиболее распространенных методов, основанных на применении слабосолевой вытяжки для извлечения доступных фосфатов, относятся методы: Кирсанова, Труога, Чирикова, Аррениуса, Эгнера-Рима.

К методам, в которых извлечение фосфатов производится щелочными растворами относятся методы: Мачигина, Даса, Олсена.

Все перечисленные методы дают заниженные данные о запасе фосфатов, способных к растворению в том или ином экстрагенте, вследствие вторичного осаждения фосфатов (Соколов, 1958, 1961).

А.В.Соколов (1955) предложил определять общий запас в вытяжке растворимых или усвояемых фосфатов химическим путем, но с добавлением к вытяжке радиоактивной метки.

Общий запас растворимых фосфатов в мг Р20^ на 100 г почвы производится по формуле.

32 р

Р — Р иох запас ж д2 рж ч? где: Pjjb — активность вытяжкиРя — содержание фосфатов в вытяж.

QO к ахPJJqX — активность исходного раствора.

Наиболее точное определение запаса, в почве усвояемых фосфатов производится путем постановки вегетационных или полевых опытов с внесением в почву радиоактивной метки (Р^).

Следует отметить, что определение только одного запаса усвояемых фосфатов может оказаться недостаточным для эффективного применения фосфорных удобрений.

Большое значение имеет определение в почве не только запаса доступных фосфатов, но и степени их подвижности (Петухов, 1935; Карпинский, 1958, I960- Соколов, 1961; Гладкова, 1964; Кулайовская, 1965; Кудеярова, 1968).

Степень подвижности фосфатов находится в обратной зависимости от способности почв поглощать фосфор.

Для определения степени подвижности фосфатов используются водные или солевые вытяжки, яри узком отношении почвы к раствору. Количество фосфатов, переходящих при этом в раствор, рассматривается как показатель способности труднорастворимых фосфатов почвы отдавать фосфат-ионы в почвенный раствор и выражается в мг/л.

В качестве показателя степени подвижности фосфатов Н. П. Карпинский, В. Г. Замятина (1958) — Н. П. Карпинский, В. Б. Замятина, Н. М. Глазунова (I960) ввели понятие «фосфатный уровень почвы», подразумевая под ним величину равновесной концентрации фосфора в вытяжке 0,03 Н K2S0^ (отношение почва: раствор = I: 10). Вытяжка 0,03 Н K2S0^ извлекает из почвы меньше Р20^, чем водная, но больше, чем вытяжка 0,01 М CaCL2 (отношение почва: раствор =1:5), применяемая за рубежом для определения степени подвижности фосфатов (Глазунова, 1963; SctoS/e L с/, 1955).

Йри характеристике почвенных фосфатов в отношении их доступности для растений запас растворимых или усвояемых фосфатов рассматривается как фактор «емкости», а степень подвижности фосфатов как фактор «интенсивности» .

Интенсивность" может быть выражена различными способами: I) Как общая концентрация фосфора в солевых и водных вытяжках (Р205, мг/л) — 2) Концентрация отдельных фосфат-ионов (Н2Р0^, НР0^с, моль/л) — 3) Активность отдельных фосфат-ионов (аН2Р0^, аНРО^, моль/л) — 4) Суммарная активность ионов кальция и отдельных фосфат-ионов в логарифмической форме — фосфатный потенциал почв — 0,5 р Са * (РН2Р0^ * 0,5 РНРО^), где р — знак отрицательного логарифма .

Сущность понятия фосфатного потенциала и методика его расчета детально разбирается в работах Sc^o/Ve/</, 1955; В, OLnioA, 1961; 1963а — 1963; М. Г. Синягина, M.C.Aslwg 1954, 1964.

Так как фосфатный потенциал есть сумма отрицательных логарифмов активностей ионов, то при улучшении фосфатного режима почвы снижается его величина.

Определение фосфатного потенциала производят в водной вытяжке (, 1961), в вытяжке 0,01 М CaCL2 (AsLyng, 1954;

1960) или в почвенном растворе (Кобзева, 1968). Этими же исследованиями показано, что значения фосфатного потенциала почвы, содержащей фосфаты кальция, не зависит от вида растворителявода или СаС12#.

По данным литературы, величина фосфорного потенциала около 7 свидетельствует о нормальном фосфорном режиме почвы. Увеличение фосфатного потенциала более 7 ухудшает условия фосфорного питания растений е>?о, //^гу, Os&wr), I960;

1954; Кобзева, 1968).

Существует определенная градация для применения значений фосфорного потенциала (01/Z/c.h, 1961): при 0,5 р С, а * р Н2Р0^ >7,1 все почвы нуждаются в фосфорных удобренияхпри 0,5 р Са * р Н2Р0^ < 6,8 мало отзываются на внесение фосфорных удобрений.

А.Ю.Кудеярова (1968) оптимальную границу (с почвенными культурами) обеспеченности растений овса и гречихи фосфором определяла значениями фосфатных потенциалов дерново-подзолистой почвы 5,945,07, в то время как при значениях фосфатного потенциала ниже 4,74,8 растения содержали избыточное количество фосфора, приводящее к депрессии в их развитии.

В вегетационных опытах Л. А. Шамрай (Д970), лучшие урожаи овса были получены при следующих величинах фосфатных потенциалов: выщелоченный чернозем 6,54 (урожай зерна 19,5 г/сосуд), чернозем слабосолонцеватый 6,75 (урожай зерна 20,7 г/сосуд), чернозем легкосуглинистый 6,23 (урожай 19,5 г/сосуд) и южный тяжелосуглинистый 6,57 (урожай 19,4 г/сосуд).

Рядом исследователей установлено наличие тесной положительной корреляции между снижением фосфатного потенциала (0,5 рСА + pHgPO^) от внесения фосфорного удобрения и увеличением выноса фосфора растениями (, 1954; Ls/zse", 1961; Синягина, 1966; Кобзева, 1968; Кудеярова, 1968; Носов, 1977).Для карбонатных почв с рН > 6,57,0 применение формулы фосфатного потенциала с учетом только активности фосфат ионов ^РО^" является не обоснованным, так как она не учитывает наличие в почвенном растворе двухвалентного иона HPOjj.

Для учета фосфатного режима таких почв (1964,.

1965) предложил пользоваться формулой 0,5рСа + р (Н2Р0^ + 0,5рНР0^), учитывающей сумму обоих фосфатных ионов.

Н. С. /]sLy?> % (1964) при вычислении фосфатного потенциала с высоким рН рекомендует вычислять с учетом активностей монои дивален-тных фосфатных ионов в почвенном растворе, поскольку растениям доступны оба эти иона. Автором в ходе исследования была применена формула фосфатного потенциала — 0,5рСа + р (Н2Р0^ + 0,5 р НРО^), которая показала, что при её применении удается более полно судить об особенностях фосфорного режима почв.

В опыте Л. П. Антипиной (1969) для черноземов лесостепи Кузнецкой котловины, фосфатный потенциал (0,5 рСА+Р (Н2Р0^+ 0,5 РНР0^~2) более 7,5 свидетельствовал о неблагоприятном фосфатном режиме и необходимости внесения фосфорных удобрений.

В опытах М. Г. Синягиной (1966), На сероземе хороший урожай кукурузы был получен при значениях 0,5 рСа + pf^PO^ - 7,11 и 7,25.

Сказанное дает основание считать, что для разных почв фосфатный режим характеризуется различным фосфатным потенциалом и поэтому единые индексы по фосфатному потенциалу вряд ли возможны. Они должны устанавливаться экспериментально применительно к конкретным почвенным типам с учетом биологических особенностей питания культур.

Применение того или иного показателя для характеристики фактора «интенсивности» зависит от целей и задач исследования.

К.А.Блэк (1973) — Н. П. Карпинский, Н. М. Глазунова (1976) — Наконечная (1979) показали, что в группе почв, сходных по свойствам и генезису, содержание фосфора в кислотных, щелочных, буферных вытяжках (фактор «емкости») хорошо коррелирует с концентрацией фосфора в водных и солевых вытяжках (фактором «интенсивности»). Поэтому каждый из этих методов может быть использован для характеристики обеспеченности почв фосфатами.

В группе несходных почв корреляция между показателями «емкости» и «интенсивности» обычно отсутствует и приходится в каждом конкретном случае устанавливать, какой тип определения более подходит для установления степени обеспеченности фосфором той или иной почвы. Некоторые почвы в силу своих природных особенностей, обусловленных характером почвообразовательных процессов в них, содержат высокие количества кислотнорастворимого фосфора, которые не соответствуют фактической обеспеченности этих почв фосфатами. В данном случае для характеристики плодородия в отношении фосфора более приемлемы водные и олабосолевые вытяжки.

Обеспечение растений фосфором определяется также фактором бу-ферности, характеризующим способность почвы поддерживать концентрацию фосфора в растворе на определенном уровне, т. е. способность почвы противостоять изменению фосфатного потенциала Бекетт и Уайт (Гинзбург, 1975), назвали «потенциальной буферной» способностью почв в отношении — РВС^ РВС^ = Q/D, где Q — общий запас подвижных фосфатов почвы (фактор «емкости») — Э — равновесная активность Н2Р0^ (фактор «интенсивности). Отношение Q/Э показывает, какое количество подвижных фосфатов должно перейти из их общего запаса в почвенный раствор или должно быть внесено в почву для изменения активности Н^РО^ на единицу.

В нашей стране РВС^ почв была использована в исследованиях А. Ю. Кудеяровой (1971), Ю. И. Касицкого и З. Закирова (1979). На основе значений РВС^ авторы предложили формулы, позволяющие рассчитать затраты фосфорных удобрений, необходимых для оптимизации фосфатного режима почв.

В последнее время наряду с вышеперечисленными методами для установления необходимых норм фосфорных удобрений отдельными исследователями используются изотермы адсорбции и величины адсорбционного фосфорного максимума (Гырбучев, 1981; Николов, 1982; Касицкий с сотр., 1983). ххх.

Рассмотренные в обзоре литературы результаты исследований показывают сложность проблемы фосфора, решение которой связано с познанием различных форм фосфора и их превращения, путей его мобилизации и условий наиболее эффективного применения фосфорных удобрений.

Несмотря на то, что изучению фосфатного режима в стране посвящено много работ в литературе имеется мало данных о формах фосфора и количественном их содержании в почвах Казахстана. Полностью отсутствуют сведения о географической закономерности изменения форм фосфатов в вертикальных почвенных поясах.

Много работ посвящено изучению превращения фосфатов в почвах. Вместе с тем, и эти вопросы применительно к почвам Казахстана пока слабо исследованы. Абсолютно отсутствуют данные о влиянии агрохимических и агротехнических факторов на характер превращения и распределения фосфора удобрений в составе почвенных фосфатов.

Совершенно недостаточно разработаны вопросы выбора рациональных способов внесения удобрений в зависимости от особенностей фосфорного режима, складывающегося при разных способах их внесения.

К сожалению, существующие градации обеспеченности почв подвижным фосфором также не совсем совершенны — определение одного лишь подвижного фосфора не раскрывают сущности фосфатного режима почв и не обеспечивает научное обоснование мероприятий по рациональному применению фосфорных удобрений. До сих пор для оценки фосфатного режима почв Казахстана не используется определение фракционного состава минеральных фосфатов, факторов интенсивности — концентрации фосфора в слабосолевых вытяжках, активностей фосфат-ионов в почвенном растворе и фосфатного потенциала почвы. Эти показатели имеют прямое отношение к научно-обоснованному регулированию фосфатного режима почв. Орошаемые почвы юго-восточного Казахстана, отличаются рядом специфических свойств, определяющих эффективность фосфорных удобрений.

Наши исследования позволили разработать для этого региона вопросы теории и практики применения фосфорных удобрений, дать научное обоснование технологическим приемам применения удобрений в орошаемом земледелии, направленным на рациональное использование •фосфорных удобрений.

П. ПОЧВЕННОКЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЩОВАНИЙ.

ВЫВОДЫ.

1. Почвы орошаемой зоны юго-восточного Казахстана характеризуются относительно высоким содержанием валового фосфора. В пахотном слое орошаемых почв его содержится от 130 до 200 мг Р205 на 100 г почвы. На долю органических фосфатов в светлои темно-каштановых почвах приходится 21−33%, в светлых и обыкновенных сероземах — 9−20% соответственно. Содержание минеральных фосфатов составляет 57−82% от валового фосфора.

2. На орошаемых карбонатных почвах применение метода Гинзбург-Лебедевой отражает особенности состава природных фосфатов и фракционный состав минеральных фосфатов, образующихся из удобрений. В составе фосфатов кальция рыхлосвязанные фракции занимают 2,5−2,8%, разноосновные — 18,5−37,9%, высокоосновные — 59,3−78,7%. Отношение содержания высокоосновных к сумме наиболее растворимых минеральных фосфатов в пахотном слое уменьшается от темно-каштановых почв к сероземам от 3,70 до 1,46.

3. Содержание валового фосфора в крупной пыли составляет 0,04−0,1%, в мелкой пыли — 0,22−0,27%, в иле — 0,32−0,50%. В пы-леватых фракциях содержится больше рыхлосвязанных и разноосновных фосфатов, а в илистой фракции больше — высокоосновных. кальциевых и фосфатов полуторных окислов. Длительное орошение и применение удобрений обогащает фосфорными соединениями преимущественно фракцию пыли, не затрагивая илистую фракцию, что обусловливает высокую подвижность фосфора в изучаемых почвах.

4. Определение форм фосфора по изотермам и константам растворимости показало, что остаточные фосфаты удобрений отличаются от почвенных фосфатов более высокой степенью подвижности и доступности вследствие того, что в карбонатных почвах образуются метастабильные формы, преимущественно дикальцийфосфаты и октакальций-фосфаты.

5. В орошаемых сероземах и каштановых почвах фосфор удобрений, даже при длительном взаимодействии с почвой, почти весь находится в составе «активных» фосфатов, извлекаемых по методу Гинзбург-Лебедевой. При этом образуются несколько групп фосфорных соединений, отличающихся различной растворимостью. За счет внесенного фосфора идет убыль рыхлосвязанных фосфатов с образованием раз-ноосновных и частично высокоосновных.

Фосфорные удобрения в почвах со временем переходят в менее подвижные формы, повторяя в основном ту же картину распределения по фракциям, какая имеет место в исходной почве.

6. Количественное соотношение образующихся форм фосфатов зависит от агрохимических свойств почв, растворимости фосфорных удобрений и времени их взаимодействия с почвой.

Этот процесо си/льнее выражен в каштановых почвах и значительно слабее — в сероземах.

Органические удобрения, внесенные совместно с минеральными, повышение влажности почвы до уровня 80% НВ, ослабляют переход растворимых фракций кальциевых фосфатов в высокоосновные формы и повышают их подвижность.

Ввиду отсутствия прочного химического связывания фосфатов в почвах, имеет место передвижение фосфора в нижележащие слои, размеры которого зависят от механического состава почв, степени их увлажнения, а также способа внесения фосфатов.

7. Обогащение почвы растворимыми минеральными фосфатами при внесении удобрений, равно как и обеднение её под влиянием растений, происходит в наибольшей мере за счет рыхлосвязанных и разно-основных фосфатов, в значительно меньшей степени — за счет высокоосновных форм.

Характерной особенностью систематически удобряемых фосфором почв, является более широкое соотношение между суммой наиболее растворимых почвенных фосфатов и высокоосновными их формами.

В почве полей севооборота, наиболее растворимых фосфатов (Ca-Pj + Са-Рд) содержится меньше, чем под бессменными посевами, что связано со значительно большим урожаем культур. Однако в структуре фосфатного фонда между полями сахарной свеклы в севообороте и бессменным посевом существенных различий нет.

В результате систематического внесения фосфорных удобрений фосфор накапливается в почве преимущественно в виде минеральных и частично в виде органических соединений.

8. Внесение фосфорных удобрений в запас по сравнению с ежегодным не уменьшает содержание подвижного фосфора, суммы растворимых фракций минеральных. фосфатов и подвижности почвенных фосфатов.

Ежегодное и. разовое внесение фосфорных удобрений способствует накоплению в почвах остаточных фосфатов примерно в равных количествах. Как следствие этого, в сумме за ряд лет (циклов) при этих способах получены близкие урожаи сахарной свеклы в севообороте и силосной кукурузы в бессменных посевах.

Ленточное внесение фосфатов, по сравнению с разбросным повышает относительную долю наиболее растворимых рыхлосвязанных и разноосновных фосфатов вблизи корней растений (сахарной свеклы и сои) за счет их меньшего перехода в высокоосновные. Половинная норма удобрений при ленточном внесении обеспечивает такой же урожай, как и полная норма при разбросном.

9. Нормы фосфорных удобрений орошаемых культур должны дифференцироваться в зависимости от почвенных условий, обеспеченности почв фосфором и другими элементами, уровня планируемой урожайности и предшественника в севообороте.

На основе корреляционно-регрессионного анализа даны м-ате-матические модели зависимости урожайности от изменения показателей фосфатного режима почв. Определены уровни оптимального содержания подвижного фосфора и ближайших его резервов, обеспечивающих получение высоких урожаев сахарной свеклы, сои, кукурузы, люцерны и рассчитаны затраты фосфора, необходимые для достижения оптимального уровня содержания фосфора в почве.

10. В результате исследований получены данные по выносу фосфора сахарной свеклой, ооей, кукурузой, люцерной и ячменем в зависимости от приемов применения удобрений, агрохимических и агротехнических факторов.

Повышению коэффициента использования фосфорных удобрений способствуют оптимальные уровни азотного питания, режимов орошения и ленточный способ внесения фосфора.

Баланс фосфора в орошаемых почвах показывает, что оптимальными являются нормы восполняющие вынос фосфора на низкообеспеченных почвах — 150−200%, среднеобеспеченных — 120−150%.

11. В зависимости от степени обеспеченности подвижным фосфором, наибольшая окупаемость от фосфорных удобрений получена при внесении следующих норм фосфора: сахарная свекла — 90−120- кукуруза — 60−120, ооя — 60−90, люцерна (за 3 года использования) — 180 270 кг Р205 на гектар.

Повышению экономической эффективности способствует ленточный способ и разовое внесение удобрений.

Максимальный экономический эффект достигается на фоне применения удобрений в севообороте, рациональных норм, оптимальных сроков и способов их внесения, режимов орошения и прогрессивной технологии возделывания орошаемых культур.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.

1. В орошаемых почвах юго-восточного Казахстана в зависимости от потребности культуры в фосфорном питании и уровня планируемой урожайности, содержания в почве подвижных фосфатов и водообеспеченности необходимо применять следующие нормы фосфорных удобрений: сахарная свекла — 90−120 кгкукуруза (на силос) — 60−120 кгсоя (на зерно) — 60−90 кглюцерна (в расчете на 3 года) — 180−270 кг. В свекловичном севообороте нормы фосфорных удобрений под сахарную свеклу: по пласту и обороту пласта люцерны при содержании 20−28 мг/кг подвижного фосфора следует вносить 100−120 кг, при соотношении азота к фосфору = 1:1, на третий год после пласта — 60−70 кг/га при соотношении 2:1. Указанные нормы обеспечивают получение сахарной свеклы 500 550 ц/га, зеленой массы кукурузы -.550−600 ц/га, сои на зерно — 30−32 ц/га, люцерны (за 3 года) — 280−300 ц/га.

2. В условиях орошаемых почв основное удобрение можно вносить ленточно и в запас на ряд лет.

Разовое внесение фосфорных удобрений рекомендуется в травяном звене свекловичного севооборота и под бессменные посевы кукурузы.

Необходимо шире применять ленточный способ внесения основного удобрения под сахарную свеклу и сою.

При ленточном внеоении нормы удобрений должны быть уменьшены наполовину от нормы внесения вразброс. На почвах среднеобеспе ченных фосфором под сахарную свеклу для ленточного внесения рекомендуется ^щ^бС^бО* под сою ~ Р60К60*.

3. Для определения размеров перспективного применения удобрений, а также уточнения их норм при текущем планировании, с целью недопущения обеднения почв фосфором, а также излишнего зафосфачивания баланс фосфора должен обеспечить покрытие расхода на 120−150%, при содержании подвижного фосфора в пределах 20−30 мг/кг почвы, а при меньшем содержании на 150 200%.

4. Для полной оценки обеспеченности почв фосфором, кроме определения содержания подвижного фосфора необходимо определять запасы его (рыхлосвязанные и разноосновные фосфаты по Гин-збург-Лебедевой)и степень подвижности (по Скофилду).

заключение

.

Систематическое применение фосфорных удобрений, особенно в больших нормах, приводит к значительному возрастанию содержания валового фосфора в почве, преимущественно, за счет увеличения количества минеральных фосфатов, среди последних рыхлосвязанных и раз-ноосновных фосфатов кальция и в меньшей отепени — высокорсновных фракций (100 кг Р205 повышает подвижный фосфор на 2−4, сумму рыхло-связанных и разноосновных фосфатов на 12−13 мг/кг почвы). Запасы органических фосфатов в почве более стабильны, чем минеральных.

В почве полей оевооборота содержится растворимых фосфатов меньше, чем под бесоменными посевами сахарной свеклы, что связано со значительно большей урожайностью культур в севообороте, чем при бессменном возделывании. В структуре доступных минеральных фосфатов в севооборотном поле и под бессменной культурой принципиальных различий нет.

При систематическом внесении фосфорных удобрений в почве увеличивается количество остаточных фосфатов, которые со временем постепенно переходят в высокоосновные кальциевые фосфаты, оставаясь в пределах «активных» форм.

Одной из. характерных особенностей фосфатного режима систематически удобряемых почв является более широкое соотношение между суммой наиболее растворимых фракций кальциевых фосфатов и высокоосновных форм.

Внесение фосфорных удобрений в запас по сравнению с ежегодным не оказывало отрицательного влияния на фосфатный режим орошаемых каштановых и сероземных почв (не уменьшалось содержание подвижного фосфора и сумма растворимых фракций минеральных фосфатов, а также не снижалась подвижность почвенных фосфатов).

В одних и тех же почвенных условиях ленточное внесение фосфорных удобрений по сравнению с разбросным повышает относительаую долю наиболее растворимых, рыхлосвязанных и разноосновных фосфатов за счет из меньшего перехода в высокоосновные при одинаковой сумме «активных» минеральных фосфатов.

Органические удобрения, внесенные совместно с минеральными и повышение влажности почвы до уровня 80% НВ ослабляет переход растворимых фракций кальциевых фосфатов в высокоосновные формы и повышают их подвижность. Сказанное дает основание считать, что при учете этих факторов возможна корректировка норм фосфорных удобрений в сторону их уменьшения.

Определение подвижности фосфатов и фосфатных потенциалов почв в слабоеолевых вытяжках показали возможность использования этих показателей в качестве параметров интенсивности почвенных фосфатов.

У. ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР.

5.1. Нормы, сроки и способы внесения удобрений.

Известно, что эффективность удобрений зависит от норм, сроков и способов их внесения. Выбор технологического приема применения удобрения определяется биологическими особенностями культуры, содержанием доступных питательных элементов в почве, высотой планируемого урожая, почвенно-климатическими условиями (Синягин, 1975; Гилис, 1975; Кулаковская, 1978; Кореньков, Синягин, 1982; Дмитренко, 1982).

Учитывая недостаточную обоснованность рекомендаций по нормам, срокам и способам применения удобрений на орошаемых почвах юго-восточного Казахстана, мы провели многочисленные опыты с сахарной свек-1 лой, кукурузой, соей и люцерной, а также обобщили материалы областных опытных станций по этому вопросу.

В задачу опытов входила оценка эффективности фосфорных удобрений в зависимости от обеспеченности почв подвижным фосфором.

Полевые опыты с силосной кукурузой проводили на сероземах светлых, низкообеспеченных азотом (36−40 мг/кг л.г. N), фосфором (15 мг/кг) и среднеобеспеченных обменным калием (350 мг/кг). Изучали возрастающие нормы фосфора на азотно-калийном фоне (табл. 5.1.1).

Опыты показали, что внесение фосфорных удобрений обеспечивает прибавку урожайности зеленой массы кукурузы по фону N^o^ico ~ 116−190 ц/гапо фону Ы180К100 — 98−185 ц/га.

Из всех изучаемых норм и соотношений фосфора к азоту и калию наибольшую продуктивность зеленой массы кукурузы (506 ц/га) обеспечивало Nj20Pj20KI00 С К: Р: К = 1,2: 1,2: X) Прибавка урожая по сравнению с контролем составила 263 ц/га. Таким образом, при со.