Ресурсы фосфора и калия темно-серых лесных и дерново-подзолистых почв и возможности их мобилизации

Фосфор и калий наряду о азотом являются основными биогенными элементами. Они играют важную роль в питании растений и плодородии почв.

Валовые запасы фосфора и калия в почвах значительны. Соколов (1958) исчислял запасы фосфорных соединений разной степени растворимости и усвояемости в метровом слое почвы в пределах 10−35 т/га. По данным Пестрякова (1977) в метровом слое пахотных дерново-подзолистых почв запасы валового фосфора составляют 23,7−47,4, подвижного фосфора — 1,2−3,4, валового калия — 120−383, подвижного калия — 0,8−4,33 т/га. Если сопоставить эти данные со средними величинами выноса сельскохозяйственными культурами в год фосфора (25−40 кг/га) и калия (55−80 кг/га), то данные о запасах питательных элементов только в метровом слое почв представляются весьма внушительными.

Поэтому применение удобрений в земледелии не снимает с повестки дня и проблемы рационального использования (мобилизации) почвенных ресурсов питательных веществ.

Условно можно выделить два источника питательных веществ почвы для использования растениями: пахотный слой и подпахотные горизонты. Еще раз подчеркнем, что такое разделение единого процесса поглощения питательных веществ растениями условно и основано оно главным образом на разной степени изученности процессов использования растениями питательных веществ пахотного слоя и подпахотных горизонтов. Если процессы использования растениями питательных веществ пахотного слоя в значительной мере изучены и являются теоретической основой для практики применения удобрений, то процессы поглощения питательных веществ из подпахотных горизонтов остаются до сих пор дискуссионными и по существу не учитываются в агрохимической практике. и и.

В то же время известно, что корни растении, густой сетью переплетая весь пахотный слой почвы, уходят далеко в материнские породы, проникают в плотные грунты. По данным Модестова (1932) корни, гречихи, проса и льна проникают на глубину 102−111, гороха и картофеля — около 160, яровых, озимых зерновых и кукурузы — 200−220, подсолнечника и свеклы — 270−280 см, многолетних трав до глубины 3−5 м и более.

В подпахотных горизонтах и материнских породах почв находятся большие потенциальные запасы питательных элементов (в особенности зольных). Изучение плодородия отдельных генетических горизонтов почв имеет большое теоретическое и практическое значение. Оно дает возможность оценить запасы питательных веществ не только в пахотном, но и во всем корнеобитаемом слое, а также является теоретической основой для разработки таких важных агротехнических мероприятий, как восстановление плодородия эродированных почв, углубление и окультуривание пахотного слоя, планировка участков при орошении, плантаж и глубокая обработка почв при закладке садов.

Несмотря на значительную изученность проблемы использования питательных веществ пахотного слоя, и здесь остается ряд недостаточно изученных и дискуссионных вопросов. В частности важное значение имеет вопрос об использовании растениями остаточных фосфатов пахотного слоя почвы. В особенности актуальным является этот вопрос в настоящее время, когда в силу известных экономических причин резко сократилось применение удобрений. А в 70−80 годы при значительном положительном балансе фосфора в земледелии страны в почвах накопилось большое количество остаточных фосфатов. Так по данным ВНИПТИХИМ (Шафран, 1997) средневзвешенное содержание подвижного фосфора в почве с 1971 по 1991 годы в целом по Центральному району Нечерноземной зоны возросло с 5,3 до 12,5 мг/100 г почвы. В Московской области, где отмечается наиболее высокий уровень применения удобрений, среднее содержание Р2О5 за 20 лет увеличилось р 6,4 до 20,6 мг/100 г, то есть в три с лишним раза, доля почв с низкой обеспеченностью фосфором сократилась с 59 до 2%, а с высокой — наоборот возросла с 3 до 69%.

Важным и актуальным вопросом для агрохимической практики является и вопрос реальной оценки ресурсов фосфора и калия почв и возможностей их мобилизации при различных уровнях применения удобрений, другими словами — оценки влияния различных уровней интенсивности баланса этих элементов в севообороте на продуктивность сельскохозяйственных растений и плодородие почв.

Не менее важным и дискуссионным остается до настоящего времени вопрос об оптимальном уровне содержания в почве подвижного фосфора и его влиянии на урожай растений и эффективность фосфорных удобрений.

Перечень обозначенных выше вопросов и лег в основу наших диссертационных исследований.

В уточненном виде цель исследований сводилась к следующему:

— оценить потенциальные ресурсы доступных для растений фосфатов и калия различных горизонтов темно-серых лесных и дерново-подзолистых почв;

— дать оценку доступности растениям фосфатов пахотного слоя дерново-подзолистых почв различного уровня окультуренности и влиянию на этот процесс известкования;

— изучить б полевых условиях реальные ресурсы фосфора и калия дерново-подзолистой почвы и возможности их рациональной мобилизации при различных уровнях применения удобрений;

— оценить в полевых условиях влияние широкого спектра содержания подвижных фосфатов на продуктивность растений и эффективность фосфорных удобрений.

Исследования по указанным выше вопросам были начаты автором еще в период обучения его в аспирантуре (1964;1966 г. г.) и затем продолжены на Агробиологической станции МГУ «Чашниково» и кафедре агрономической и биологической химии Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Автор выражает свою искреннюю признательность сотрудникам Аг-робиостанции МГУ, студентам и дипломникам кафедры агрохимии ТСХА, принимавшим вместе с ним в разные годы участие в проведении экспериментальных исследований.

В результате обобщения автором результатов исследований получено ряд основных положений, Ьбладающих научной новизной.

Основные из них следующие:

1. Установлено, что обменный калий подпахотных и нижележащих горизонтов дерново-подзолистых и темно-серых лесных почв хорошо усваивается растениями. Для диагностики содержания в подпахотных горизонтах исследуемых почв доступного для растений калия могут быть использованы методы Кирсанова и Масловой.

2. Показано, что низкая усвояемость растениями подвижных фосфатов подпахотных горизонтов почв связана как с качественными отличиями подвижных фосфатов пахотных и подпахотных горизонтов, так и с самой спецификой изучения данного вопроса в условиях вегетационных опытов на отдельных изолированных подпахотных горизонтах.

3. Определены факторы, влияющие на доступность растениям подвижных фосфатов подпахотных горизонтов: тип почвы, степень ее оподзоленности и окультуренности.

4. Обоснована возможность использования для диагностики содержания в подпахотных горизонтах дерново-подзолистых и темносерых лесных почв доступных для растений фосфатов методов Кирсанову, Труога, Эгнера-Рима, Бурриеля-Гернандо, Соколова, молибдатного и ацетатно-буферного (с учетом особенностей каждого из методов), а также метода определения фосфатного потенциала почв.

5. Разработана методика и техника модельного микрополевого опыта для изучения доступности растениям питательных элементов подпахотных горизонтов почв.

6. В условиях многолетнего вегетационного опыта «на истощение» определены закономерности расхода почвенных фосфатов при различных темпах их отчуждения на дерново-подзолистых почвах разной степени окультуренности. Установлено за счет каких групп минеральных фосфатов идет их трансформация в условиях длительного дефицита фосфорных удобрений.

7. В условиях вегетационного опыта установлены примерный уровень кислотности дерново-подзолистой почвы и степени насыщенности ее основаниями, выше которого положительный эффект известкования на мобилизацию почвенных фосфатов не проявляется.

Автор выносит на защиту следующие научные положения:

1.0 хорошей доступности растениям обменного калия подпахотных и нижележащих горизонтов дерново-подзолистых и темно-серых лесных почв и возможности использования методов Масловой и Кирсанова для диагностики содержания в этих горизонтах доступного растениям калия.

0 разнокачественности подвижных фосфатов пахотного и подпахотных горизонтов и о факторах, влияющих на доступность растениям подвижных фосфатов подпахотных горизонтов,.

3.0 возможности использования для диагностики содержания в подпахотных горизонтах дерново-подзолистых и серых лесных почв доступных для растений фосфатов методов Кирсанова, Труога, Згне-ра-Рима, Бурриеля-Гернандо, Соколова, молибдатного и адетатно-буферного (с учетом особенностей каждого из методов), а также метода определения фосфатного потенциала почв.

4. Методика и техника модельного’микрополевого опыта для изучения доступности растениям питательных элементов подпахотных горизонтов почв.

5. Прогноз изменения содержания подвижного фосфора в дерново-подзолистых почвах разного уровня окультуренности в условиях длительного отрицательного баланса фосфора (дефицита фосфорных удобрений).

6. Уровень кислотности дерново-подзолистых почв и степени насыщенности ее основаниями, выше которого положительный эффект известкования на мобилизацию почвенных фосфатов не проявляется.

7. Уровень содержания подвижных фосфатов в дерново-подзолистой почве 10−11 мг/100 г как достаточный для получения в условиях Подмосковья урожаев зерна ячменя и озимой пшеницы порядка 50−55 ц/га и сена клевера порядка 60−70 ц/га.

8.0 хорошей доступности растениям в течение длительного времени остаточных фосфатов дерново-подзолистых почв.

9. Предложение о пересмотре сложившихся представлений об оценке фосфатных ресурсов современных пахотных дерново-подзолистых почв (в сторону их увеличения), и соответствующей корректировке рекомендуемых доз фосфорных удобрений и требований к балансу этого элемента в севообороте (в сторону их уменьшения).

Апробация работы и публикации.

Основные результаты исследований изложены на 20 научных съездах, конференциях и совещаниях, в том числе: на IV, VI, VII и VIII Всесоюзных съездах почвоведов (Алма-Ата, 1970 г., Тбилиси, 1981 г., Ташкент, 1985 г., Новосибирск, 1989 г.), научно-практических конференциях «Московский университет — сельскому хозяйству» (Москва, 1971 и 1982 г. г.), Всесоюзном совещании по международной программе ЮНЕСКО «Человек и биосфера» (Пущино, 1982 г.), Всесоюзном совещании участников географической сети опытов с удобрениями (Москва, 1984 г.), Всесоюзном совещании «Система диагностики минерального питания сельскохозяйственных культур для моделирования и управления плодородием почв» (Москва, 1989 г.), Всесоюзном совещании «Принципы и методы экологического контроля за элементным составом растений и состоянием почвенного покрова» (Москва, 1991 г.), на II съезде общества почвоведов России (Санкт-Петербург, 1996 г.), на научных конференциях Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева (Москва, 1996 и 1997 г. г.) и ряде других.

Основные материалы диссертации опубликованы в 50 научных работах.

РАЗДЕЛ 2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

2Л.Изучение доступности растениям фосфора и калия подпахотных. горизонтов дерново-подзолистых и серых лесных почв.

Известно, что корни растений, густой сетью переплетая весь пахотный слой почвы, уходят глубоко в материнскую породу, проникают в плотные грунты.

Модестов (1932) на основании исследований, проведенных на полях ТСХА, приводит следующие данные о максимальной глубине проникновения корней основных полевых культур (в метрах):

Овес.2,13.

Кукуруза.2,20.

Пшеница озимая.2,20 Ячмень яровой.2,20.

Вика яровая.2,40.

Подсолнечник.2,70.

Свекла.2.80.

Клевер.3,00.

Люцерна.5 м. и более.

Форма корней и глубина проникновения их в подпахотные горизонты зависят как от видовых особенностей растений, так и от свойств почвы (в особенности свойств подпахотных горизонтов).

Физические свойства пахотного слоя почв, как правило, благоприятны для роста и развития корней. В более глубоких слоях почвы и в.

Фасоль. .0,89.

Гречиха. .1,02.

Просо. ,.1,06.

Конопля. .1,06.

1,11.

Горох. ,. 1,57.

Картофель. .1,60.

Пшеница яровая., .2,00.

Рожь озимая. .2,13.

По отдельным частным вопросам некоторые литературные источники цитированы в тексте III раздела (экспериментальный материал) материнской породе плотность значительно возрастает, а пористость уменьшается (табл.1), что в значительной мере затрудняет рост корней (табл.2).

1. Физические свойства дерново-сильноподзолистой легкосуглинистой почвы (Кауричев, 1989).

Горизонт Глубина залегания (в см) Средняя плотность почвы (в г/см*) Общая пористость (в %).

А 0−27 1,14 54,9.

Bi 36−46 1,57 40,3 в2 60−70 1,62 39,8 в3 74−84 1,79 33,5.

Для проникновения в плотные подпахотные горизонты и материнскую породу корни активно используют ходы (норы) животных — земле-роев, которые распространяются в почве на значительную глубину. Так, черви дождевые проникают до глубины 8,5,кроты — до 5,3, муравьи — до 3,2, разные жуки и прочие до 1,6 м (Модестов, 1932). Червей в почве довольно много. На 1 м² их насчитывается на полях с богатой перегнойной почвой 463, на степных поливных почвах — 512, а в парниках — 700 шт. На 1 м² они оставляют большое число ходов от 176 до 1962 (Чекановский, 1960). Общая длина ходов червей под 1 м² поверхности почвы превышает по данным Бабьевой и Зеновой (1989) 1 км, а иногда достигает 8 км.

Ходы червей и других животных служат проводниками жизни в глубокие слои почвенного профиля — по ним идут корни, воздух, вода, а когда корни отмирают, микроорганизмы разлагают растительные остатки и образуется гумус. По этим проторенным ходам уже более легко распространяются корни других растений.

2.Распространение корней в почве различной плотности.

Малянов, 1957).

Показатели Сильнорыхлая Рыхлая Слабоплотная Плотная Сильноплотная.

Число $орней на 100 см*- 351−374 324−317 202 137−78 33−10.

Вес корней на 1 дм^(в граммах) 1,16 1,06 0,80 0,32 0,03.

3.Отношение (в % от общей массы) корней в пахотных и подпахотных горизонтах различных почв.

Почва (автор) культура в пахотном в подпахотв материнской слое ном слое породе.

1 2 3 4 5.

Дерново-подзолистые лен 82 13 15.

Московская обл. овес 89 5 6.

Качинский, 1925) рожь 89 ч 1 4 клевер 90 6 4 люцерна 78 10 12.

Чернозем Воронежская кукуруза 64 19 17 обл.(Ходанович, 1957) подсол- 9 нечник 80 11.

Чернозем выщелоченный клевер 77 14 9.

Пензенская обл. люцерна 60 25 15.

Надъярный, 1938) i.

Темно-каштановая просо 60 12 28.

Саратовская обл. рожь 48 15 32.

Чижов, 1931) кукуруза 63 15 22 подсолнечник 61 3 36 — 16−18 см **- 18−40 см *** - 100−150 см.

Ухудшение физических и агрохимических свойств подпахотных горизонтов по сравнению с пахотным слоем (у дерново-подзолистых почв), как правило, выражено более резко, чем у черноземов и каштановых почв, поэтому на дерново-подзолистых почвах в подпахотные горизонты проникает сравнительно небольшая часть (10−22%) корней (таблица 3), а на черноземах и каштановых почвах в подпахотные горизонты могут проникать от 20 до 52% корней. Кроме того в степных условиях пахотный слой нередко пересыхает и растения в поисках влаги направляют часть корней в более глубокие слои.

В таблице 3 приведены данные о процентном распределении общей и и массы корней в пахотном и подпахотных слоях почвы. При этом нельзя забывать, что большинство крупных корней находится в пахотном слое. Их масса велика, а роль в поглощении питательных веществмала. Напротив — масса тонких, едва заметных корешков, проникающих в подпахотные слои почвы, невелика, но именно эти корешки обладают по мнению ряда ученых высокой поглотительной способностью (Бабаки-шиева, 1969, Кярблане, 1971 и др).

Что же находят корни е глубоких слоях почвенного профиля? Во-первых, влагу, запасы которой здесь большие и более постоянные, чем в пахотном слое. Во-вторых, здесь есть все необходимые растению зольные элементы, которые поглощают корни в этих слоях (Станков, 1964).

Станков (1964) считает, что «в молодом возрасте растения все необходимые питательные вещества берут из пахотного слоя, но с возрастом у растений превалирует поглощение зольных элементов из глубоких слоев, и в общем выносе их этот источник является основным». — здесь и далее под подпахотными горизонтами подразумеваются все горизонты, расположенные ниже пахотного, т. е. А2, В, ВС, С и др.

Близкое к этому мнение высказано Ковальчуком (1955). Он считает, что в засушливые годы величина урожаев сельскохозяйственных культур на дерново-подзолистых почвах в основном зависит от запасов питательных веществ в подпахотном слое. Бабакишиева (1969), изучая распространение корней растений в подпахотных горизонтах и химический состав пасоки этих корней, пришла к выводу, что в подпахотных горизонтах дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почв корни растений обладали повышенной физиологической поглотительной способностью и усваивали в этих горизонтах: у подсолнечника — 14−42% Р2О5 и 21−35% КгО, у люпина 28−42% Р2О5 и 21−43% К2О от общего количества этих питательных веществ, поглощенных всей корневой системой. По данным Иванова, Шидловского, Круглова (1968,1971), полученным с помощью радиоактивной метки Р32, на дерново-подзолистой суглинистой почве картофель усваивал из подпахотных горизонтов около 11, люпин — 55% Р2О5 от общего его количества, поступившего в растениягорох усваивал из подпахотного горизонта 23, а из иллювиального 1,6−2,6% Р2О5- лен соответственно 14,0-Я?, 8 и 5,6−7,7%, Кярблане (1971) отмечает, что на неудобренной почве, глубокие горизонты которой содержат много лактаторастворимо-го фосфора, растения усваивают из них до 50Л' фосфора, содержащегося в урожае.

Приведенные данные казалось бы говорят о существенной роли подпахотных горизонтов в снабжении растений питательными элементами. Однако такое мнение разделяют далеко не все исследователи и практики. Достаточно напомнить, что е настоящее время оценка почв по обеспеченности их фосфором и калием ведется агрохимической службой страны в основном только по их содержанию в пахотном слое. Питательные элементы подпахотных горизонтов, как правило, во внимакие не принимаются. Именно потому, что вопрос об их роли б снабжении растений питательными веществами остается до настоящего времени дискуссионным. И это несмотря на то, что этот вопрос на протяжении длительного периода времени (порядка 100 лет) привлекал к себе внимание многих ученых.

Трудность в решении данного вопроса заключается в том, что очень сложно технически или методически вычленить в общем количестве поступающих в растения питательных элементов, элементы, поступающие иг пахотного слоя, и элементы, поступающие ив нижележащих слоев (горизонтов).

Целый ряд исследователей (Шусьев, 1901; Левицкий, 1905*, Гед-ройц, 1909; Косцелецкий, 1909; Кириченко, Клушина, 1934; Кирсанов, 1937; Лошенко, 1937; Ганжа, 1937,1938,1946; Захаров, 1945; Малеи-на, 1964 и многие другие) пытались решить этот вопрос, изучая доступность растениям питательных элементов каждого отдельно взятого слоя (горизонта) почв в условиях вегетационных опытов. Работа проводилась следующим образом: растения выращивались в вегетационных сосудах, в которые помещались почвенные образцы, отобранные из различных горизонтов профиля. Например: в сосуды серии, А набивалась почва из пахотного слоя, в сосуды серии Б — почва из горизонта Ag, в сосуды серии В — почва из горизонта AgB и т. д.

Доступность растениям фосфора изучалась по фону NK-удобрения, доступность калия — по фону NP-удобрения. Для сравнения в схему опыта включали вариант NPK (иногда и нулевой вариант — без удобрений). Полученные результаты сопоставляли с данными о содержании в исследуемых горизонтах почв подвижных форм питательных веществ (по результатам химических анализов).

Предполагалось, что изучив в вегетационных опытах доступность растениям питательных веществ каждого б отдельности взятого горизонта почв, можно будет составить представление и о доступности растениям, питательных веществ в целом из всего почвенного профиля.

В 1909 г. Гедройц обработал материалы вегетационных опытов по исследованию плодородия различных горизонтов 4-х «оподзоленных суглинков» из б. Смоленской губернии. Сравнивая между собой доступность растениям фосфорной кислоты различных слоев каждой почвы с растворимостью их фосфорной кислоты в слабых кислотах (см. табл.4), Гедройц пришел к выводу, что «у подзолов между растворимостью фос-форно-кислых соединений и их доступностью растениям в различных горизонтах одной и той же почвы не существует параллелизматолько в одном из четырех исследованных подзолов, а именно на почве Г, этот параллелизм ясно выступает-, в остальных же случаях всюду у второго слоя растворимость фосфорной кислоты в лимонной кислоте, а отчасти и в уксусной, выше, чем можно было ожидать по плодородию этого горизонта-, особенно резко это выразилось на почве В, недавно только поступившей из-под лесе в сельскохозяйственное пользованиев третьих слоях хотя растворимость фосфатов и ниже, чем в первых, но не настолько, насколько можно было бы ожидать по их ничтожному плодородию». По фону полного удобрения различия в урожайности по слоям почвы не такие резкие, как по фону NK. Но только на одной почве (Г) урожаи нижних слоев достигли 75−80% урожая верхнего слоя-, на остальных же трех почвах урожаи нижних слоев составили 40−50% урожаев верхнего слоя. Интересно, что урожайность по третьему слою иногда превышала урожайность по второму слою как по фону NK (почва Б и Г), так и по фону NPK (почва Б и В).

Косцелецкий (1909) исследовал плодородие горизонтов Ai, Аг и В старопахотного оподзоленного суглинка из окрестностей Ново-Александрии. Без удобрения величина урожая (овес) резко падала от Ai к BiВнесение полного минерального удобрения почти уравняло урожайность по всему взятому профилю (гор. Аг — 93,9- гор. В -90,1% от урожая по гор. Ai).

4,Результаты вегетационных опытов по изучению плодородия различных почвенных горизонтов суглинистых подзолов.

Гедройц, 1955).

I-:-!-!-1.

Почва и глубина опытного образца! Общий урожай овса|% содержания в | | в см |(г/сосуд) по {почвах Р2О5 1.

I | вариантам |извлекаемой | NPK | NK j 2% ли- 12% ук- ! j 1 |монной |сусной I j | |к-той |к-той |.

Почва, А 1-й слой (0−22) -1- I 52.9 нi 33.9 4−1-:-1 i0.121 510.0006 |.

2-й слой (26−49) ! 27.9 i 15.8 SO.0286 10.0007 |.

3-й слой (53−75) | 23.2 j j 5.8 j 10.0184 (0.0008 j j j j.

Почва Б 1-й слой (0−22) j 49.9 | 26.7 10.0141 10.0004 |.

2-й слой (26−49) | 20.8 S 6.4 10.0148 10.0006 1.

3-й слой (53−75) i 24.1 j ! 7.5 j 10.0130 10.0005 | 1 i s.

Почва В 1-й слой (0−22) | 77.4 | 52.0 10.0283 JO.0013 1.

2-й слой (26−49) I 33.2 | 23.4 (0.0320 10.0011 1.

3-й слой (53−75) S 40.9 j I '11.9 10.0210 10.0008 1 | j j.

Почва Г 1-й слой (0−22) i 62.6 1 28.6 10.0163 10.0004 1.

2-й слой (26−49) 1 51.7 | 13.7 10.0134 10.0007 f.

1. 3-й слой (53−75) j 48.8 1 i 16.8 1 10.0137 10.0005 1 (. 1 1 i.

В таблицах 5 и 6 приведены данные, полученные Кирсановым (1937) при изучении профильного плодородия двух подзолистых почв*.

Почвы для опытов были взяты на двух полях, обозначаемых, А и С, около ж, д. ст. Плюса между Псковом и Лугой. Почва участка А: песчаная среднеподзолистаяпочва участка С: тяжело-суглинистая скрыто подзолистая. Содержание подвижного (0,2 н. НС1) фосфора в исследуемых почвах (в мг на 100 г почвы) следующее: участок Ав гор. А-17,в гор. ВаС — 34- участок С — в гор. А — 5- в rop. BgC — 41.

При сопоставлении урожайных данных по варианту NK с содержанием подвижного фосфора в соответствующем горизонте можно отметить следующее:

Доступность растениям подвижного фосфора горизонтов В2, (табл.5) и В2С (табл.8) значительно ниже, чем гор.А.

В то же время доступность легкорастворимой Р2О5 иллювиальных горизонтов участков, А и С далеко неравнозначна. Если на участке, А (средне-подзолистом) растения почти не усваивали Р2О5 из гор. ВгС (урожай по фону NK почти не отличается от урожая неудобренных сосудов — табл.5), то на участке С («скрыто-подзолистом» -по определению Кирсанова) растения смогли использовать некоторое количество легкорастворимой Р2О5 из гор. В2С. Особенно это проявляется при повторных опытах 1934;35 г. г., когда урожаи по фону NK на горизонтах, А и В2С участка почти выравниваются.

Количество легкорастворимого калия по данным Кирсанова в гор. Вг исследуемых почв было или равным, или повышенным по сравне.

5.Прибавка урожая ячменя за три года в г/сосуд (Кирсанов, 1937).

Годы Урожай Прибавка Прибавка Урожай Прибавка Прибавка нулевых NPK-0 NP-0 нулевых NPK-0 NP-0 сосудое сосудов.

Участок, А Горизонт, А Горизонт В2С.

1933 11.6 5.3 6.0 2.1 11.1 0.0.

1934 14.3 61.2 38.3 1.2 55.9 iu< К/.

1935 12.9 58.3 18.6 2.1 25.9 0.6.

Сумма за три года 38.8 «124.8 62.9 5.4 92.9 2.8.

Участок С Горизонт, А Горизонт В2С.

1933 12.5 25.4 12.9 2.1 16.0 7.3.

1934 13.8 74.2 36.1 3.0 61.7 32.3.

1935 9.4 64.9 21.6 1.8 74.8 34.1.

Сумма за три года 1 35.7 164.5 70.6 6.9 152.5 73.7 кш) о гор.А. Однако, как показывают данные табл.6, урожаи ячменя по фону NP во всех случаях был выше на горизонте А, чем на горизонте В2-. Отсюда Кирсанов делает вывод: «калий, растворенный в слабокислых вытяжках (0,05 и 0,2н. НС1) горизонтов, А и Вг физиоло.

6.Урожай ячменя (зерно+солома) в г/сосуд по отдельным годам и горизонтам (Кирсанов, 1937).

Горизонты и годы NPK NP NK.

Участок А, гор. А 1934 27.6 25.5 4.2.

1935 37.6. 17.7 5.7.

Участок А, гор. Bg 1934 20.5 7.7 2.3.

1935 16.1 2.4 3.8.

Участок С, гор. А 1934 28.7 32.6 8.6.

•1935 35.0 25.3 4.2.

Участок С, гор. Вг 1934 25.6 16.3 3.1.

1935 31.5 16.6 6.9 гически неравноценен, он лучше усваивается растениями из гор. А, чем из гор. В2″" .

Действие NFK — по заключению Кирсанова — сильно на всех горизонтах и е значительной степени нивелирует их урожайность". Однако следует отметить, что на участке, А (средне-подзолистом) это действие проявлялось слабее", чем на участке С (скрыто-подзолистом), как на гор. А, так и на гор. В2 и В2С.

Большая работа по изучению профильного плодородия почв была проведена Ганжой (1937,1938,1946). В своих работах он также подтвердил чрезвычайно слабую доступность растениям подвижных фосфатов гор. А2." В и С подзолистых почв. Кроме того Ганжа ввел понятие «активного неплодородия» для нижних горизонтов подзолистых почв, которое проявляется как способность почв аннулировать действие минеральных удобрений". Для иллюстрации этого положения в таблице 7 приведены данные Ганжи по эффективности полного (NPK) удобрения на различных генетических горизонтах подзолистых почв. Как видно из mnAwtrfTtt rf vt л ч ят*гпттп m* >ТПТ/ т* pi ч-inii Л. П. О • тг П Tti-i хаилущы / вффвлхп±зйиих1> |мгг ttd i up н£, bi, е>2 и ли иршзненкии и гор. Ai резко падает. Исследования Ганжи позволили определить и факторы, .обуславливающие, по мнению автора, слабое действие минеральных удобрений для нижних горизонтов почв:

1) интенсивное поглощение фосфорной кислоты из удобрений с образованием неусвояемых растениями соединений- 2) неблагоприятные условия гидролиза Feи Al-фосфатов- 3) повышенная усвояемость Fe, Al и Мп, что на фоне дефицита фосфорного питания обуславливает их токсическое действие на растения.

7.Урожай ячменя по NPK — удобрению на нижних горизонтах подзолистых почв, выраженный в % от урожаев гор. Ai.

Ганжа, 1938).

Горизонт Тяжело-суглинистые почвы Среднесуглинистые почвы целинные Супесчаная почва целинная.

Вино-градово" Слабо-окультуренная «Луговая» «Останкино» «Дуро-во» «Нелидово» .

Ai 100 •100 100 100 100 100.

А2 16.6 22.0 29.2 28.5 2.5 3.4.

Bi 15.6 11.0 12.6 10.0 2.5 2.9.

В2 17.0 11.0 23.1 17.3 — 9.7.

С — 23.0 — — 6.4 —.

Относительно значения калия в профильном плодородии почв Ганжа (1937) пишет:

Химический анализ показывает, что все горизонты исследуемых целинных подзолистых почв и нижние горизонты культурной почвы испытывают сильную потребность в калийном удобрении. Гумусовые горизонты всех почв дали правильный ответ на внесение калийного удобрения по фону NP. На горизонтах А2, Bi и В2 действие калия на фоне.

NF оказалось неопределенным, что можно приписать влиянию недостатка усвояемого фосфора" .

Малеина (1964), изучая доступность растениям фосфора различных генетических горизонтов серых лесных почв Заокского района Тульской области, получила следующие результаты (табл.8).

8. Запасы усвояемых фосфатоБ в горизонтах серых лесных почв.

Малеина, 1964).

Глубина взятия образца в см и горизонт Р2О5., мг/ЮОг почвы (0,2н. НС1) Вес сухих растении, г/сосуд Вынос Р£05, мг/ЮОг почвы Запас усвояемых фосфатов, мг/100 г почвы Коэффициент использования Р3*Д.

Разрез 1001.

А0 0- 2 9.8 19.2 9.3 30.1 30.9.

Ai 2- 7 4.7 9.8 3 л 2 15.2 20.6.

Ai 7−12 4.0 7.5 2.2 13.2 16.7.

Аг 25−30 7.6 7.8 1.0 8.7 11.5.

В 55−60 18.6 8.7 1.3 13.2 10.0.

В 80−90 24.8 4.6 0.5 20.6 2.6.

Разрез 1019 Ai 0- 5 А£ 16−31 В 55−60 В 87−92 5.9 4.4 7.5 9.4 14. Э-6,1 5.0 4.0 3.3 0.6 0.4 0.3 12.6 7.2 11.4 21.1 30.1 8.7 3.9 1.4.

Пшеница «Московка» в фазу цветения по фону NK.

Рассчитан по методу Соколова с применением радиоактивной метки.

Содержание легкорастворимого фосфора в иллювиальных горизонтах серых лесных почв значительно выше, чем в горизонтах Aq, Ai и Аг, однако доступность его растениям падает от гор. Ао к гор. В. Запасы усвояемых фосфатов, рассчитанные по методу Соколова (с применением Р32), в иллювиальных горизонтах также довольно высокиено при этом коэффициент использования Р32, характеризующий степень подвижности почвенных фосфатов, очень низкий (1,4 — ?, 6% против 30,9 — 30,1% в гор. Ао и Ai).

Таким образом на основании изучения доступности растениям фосфора к калия различных горизонтов почв в условиях вегетационных опытов большинство исследователей пришли к выводу о физиологической неравноценности этих элементов пахотных и подпахотных горизонтов и их слабой доступности для растений.

Однако эти выводы явно не согласуются с результатами целого ряда исследований, в которых доступность растениям Р2О5 и К2О подпахотных горизонтов почв изучалась нетрадиционными методами и на основании которых авторы пришли к выводу о существенной роли подпахотных горизонтов почв в снабжении растений фосфором и калием (Станков, 1964; Ковальчук, 1966; Бабакишиева, 1969; Кярблане, 1971; Иванов, Шидловский, Круглов, 1971 и др.).

Это дает нам основание в заключении констатировать, что вопрос о роли подпахотных горизонтов почв в снабжении растений фосфором и калием остается до настоящего времени дискуссионным.

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ.

1.Подпахотные горизонты дерново-подзолистых и темно-серых лесных почв содержат значительные потенциальные резервы доступных для растений калия и фосфора. Величина и доступность этих резервов зависят от типа, свойств материнских и подстилающих пород, степени оподзоленности и степени окультуренности почв.

2.В условиях вегетационных опытов растения хорошо усваивают обменный калий подпахотных и нижележащих горизонтов дерново-подзолистых и темно-серых лесных почв. Вынос калия растениями в зависимости от его содержания в отдельных подпахотных горизонтах составляет от 1,6 до 15,3 мг на 100 V почвы. В модельном микрополевом опыте растения в условиях приближенных к естественным, усваивали из подпахотных горизонтов окультуренных и сильно окультуренных дерново-подзолистых почв в пересчете на 1 га от 96 до 233 кг калия. Для диагностики содержания в подпахотных горизонтах исследуемых почв доступного для растения калия и могут быть использованы методы Масловой и Кирсанова.

3.По данным вегетационных опытов усвояемость растениями подвижного фосфора подпахотных и нижележащих горизонтов дерново-подзолистых и темно-серых лесных почв значительно ниже, чем пахотных горизонтов. Это обусловлено как качественными различиями подвижных фосфатов пахотного и подпахотного горизонтов, их низкой «степенью подвижности», так к самой спецификой изучения этого вопроса в условиях вегетационного опыта на отдельных изолированных подпахотных горизонтах почв. Вынос Р2О5 растениями из отдельных подпахотных горизонтов составил от 0,1 до 1,5 мг на 100 г почвы, что также позволяет рассматривать подпахотные горизонты исследуемых почв как один из существенных потенциальных источников снабжения растений фосфором. Результаты модельного опыта подтвердили это: растения усваивали из подпахотных горизонтов окультуренных и сильноокуль-туренных почв в пересчете на 1 га" от 87 до 136 кг фосфора.

4.Для диагностики содержания в подпахотных горизонтах дерново-подзолистых и серых лесных почв доступных для растений фосфатов могут быть использованы методы Кирсанова, Труога, Эгнера-Рима, Бурриеля-Гернандо, Соколова, молибдатный и ацетатно-буферный (с учетом особенностей каждого из методов), а также метод определения фосфатного потенциала почв. Данные методов Эгнера-Рима, Бурриеля-Гернандо, Соколова и ацетатно-буферного лучше, чем данные других методов, согласуются с количеством фосфатов, усвоенных растениями в вегетационных опытах.

5. Технологии возделывания сельскохозяйственных культур должны разрабатываться с учетом запасов и доступности подвижных питательных веществ всего почвенного профиля.

6.Пахотные горизонты исследуемых дерново-подзолистых почв обладают большими потенциальными возможностями в снабжении растений фосфором. При сравнительно невысоком уровне содержания подвижного фосфора от 4,8 до 7,3 мг/100 г вынос Р2О5 в вегетационном опыте за 12 лет по фону извести составил от 12,6 до 17,8 мг/100 г, что в пересчете на 1 га соответствует 378−534 кг. На почве с высоким содержанием подвижного фосфора вынос Р2О5 растениями за 12 лет сосхое) ш1 йо, и m1v j. uu 1″ о^±и кг/ гв- .

7.Режим использования растениями подвижных фосфатов почвы ео многом зависит от уровня их исходного содержания и от темпов их поглощения растениями. При содержании фосфатов порядка 4,8 — 7,3 мг/100 г почвы и невысоких темпах их отчуждения растениями 0,14 -0,93 мг/ЮОг в год, этот уровень фосфатов может поддерживаться почвами в течение длительного времени. При более высоких темпах отчуждения Р2О5 растениями (1,3−1,7 мг/100 г) почва не успевает восполнять убыль подвижного фосфора и его содержание начинает снижаться. На окультуренной почве, приобретенный ею высокий уровень содержания подвижных фосфатов (20/мг/Ю0 г), быстро расходуется растениями и его содержание падает до низкого уровня (за 8 лет — до 5,9 мг/ЮОг почвы), который в дальнейшем практически стабилизируется.

8.На сильнокислых почвах (pHkci от 3,9 до 4,3, v от 31 до 51%) известкование является мощным фактором мобилизации почвенного фосфора. Вынос Р2О5 растениями по вариантам с полной дозой извести увеличился в 4−11 раз по сравнению с вариантами без извести. Доза извести, рассчитанная по 0,5 гидролитической кислотности, значительно уступала по эффективности полной дозе извести. Действие полуторной дозы на показатели кислотности почв и степень насыщенности ее основаниями более продолжительное по сравнению с одинарной дозой извести. По мере снижения кислотности почвы и увеличения степени насыщенности ее основаниями эффективность известкования в условиях вегетационного опыта снижалась, а при уровне рНкс1 4,9 и степени насыщенности основаниями 64% - практически отсутствовала.

9.Восполнение использованных растениями запасов подвижного фосфора исследуемых поче б вегетационном опыте происходило за счет трансформации менее подвижных форм в более подвижные. Основным резервом при этом выступают минеральные фосфаты первой группы (по Гинзбург-Лебедевой). Однако и в группах 2,3, и 4 происходит заметное снижение содержания фосфатов. Меньше других процессы трансформации затронули 5 группу минеральных фосфатов.

10. Данные многолетнего полевого опыта подтверждает вывод о больших потенциальных возможностях исследуемых дерново-подзолистых легкосуглинистых почв в снабжении растений фосфором и калием. Так, при содержании в 100 г почвы контрольных вариантов 9,2 мг подвижного фосфора и 6,8 мг подвижного калия растения использовали из почвы за 17 лет 359 кг/га Р2О5 и 583 кг/га KgO, что превысило исходное содержание в почве фосфора в 1,3 и калия в 2,9 раза. Заметных изменений в содержании подвижных форм фосфора и калия не произошло.

11.В полевом опыте продуктивность опытных культур составила на контроле в среднем за год 26,7 ц/га кормовых единиц. Удобрения в дозах N60P60K60 обеспечивали по сравнению с контролем значительное увеличение продуктивности растений — до 39,2 ц/га кормовых единиц. Дальнейшее увеличение доз удобрений (NPK по 90 и 120) сопровождалось сравнительно небольшим увеличением продуктивности растений — до 42.7 и 46,2 ц/га соответственно.

12. В полевом опыте наблюдался высокий эффект от стартовых доз фосфорных удобрений. Так, вариант N60P20K60 не отличался по продуктивности от варианта N60P60K60. Баланс фосфора по этому варианту сводился с небольшим дефицитом (от 9,2 до 1,6 кг/га в среднем за год), снижения содержания подвижных фосфатов в почве за 17 лет не наблюдалось.

13.При более высоких дозах фосфорных удобрений (начиная с РЗО) баланс по этому элементу был положительный, возрастал по мере увеличения’доз фосфорных удобрений и привел к значительному повышению содержания подвижных фосфатов е почве (на 7,1−12,5 мг/100 г почвы при дозах фосфорных удобрений от Р60 до Р120).

14.Повышение содержания подвижного фосфора в почве с 11 до 47, мг/100 г не оказывало существенного влияния на урожай зерна ячме.

II и ня, озимои пшеницы, сена клевера и зеленой массы подсолнечника. Эффективность фосфорных удобрений при этом, как правило, отсутствовала. Уровень содержания в почве подвижных фосфатов 10−11 мг/'ЮО г является вполне достаточным для получения (в благоприятные годы) на фоне азотно-калийных удобрений высоких урожаев полевых культур (зерна порядка 55 ц/га и 55−70 ц/га сена многолетних трав). То есть такой уровень содержания подвижных фосфатов в дерново-подзолистой легко-суглинистой почве при современном уровне земледелия не может являться фактором, лимитирующим урожай полевых культур.

15.Проведенные вегетационные и полевые опыты свидетельствуют о хорошей доступности растениям остаточных фосфатов. Это, а также данные о высокой эффективности пониженных доз фосфорных удобрений и об отсутствии заметного эффекта от повышения содержания Р2О5 в почве выше среднего уровня, дает основания для постановки вопроса о пересмотре сложившихся представлений по оценке фосфатных ресурсов дерново-подзолистых почв и соответствующего пересмотра общей стратегии применения фосфорных удобрений — снижения рекомендуемых доз фосфорных удобрений и принятых в настоящее время нормативов баланса для этого элемента.

16.Уменьшение на фоне N60P60 дозы калийного удобрения до 20 кг/га снизило продуктивность растений в среднем на 4,0 ц/га кормовых единиц в год. Однако эта тенденция по годам неустойчива. В отдельные годы (7 из 17) она проявляется существенно, в остальные годы различия в урожайности по вариантам N60P60K60 и N60P60K20 были в пределах ошибки опыта.

17.Баланс калия в вариантах, где его вносили в дозах К20, К30,К45, по обоим фонам и К60 по 1 фону (без торфа) отрицательныйв вариантах К60 по 2 фону (торф), К90 и К120 по обоим фо-' нам — положительный. Заметное увеличение подвижного калия в почве произошло только по варианту N120P120K120 (баланс калия +18 кг/га р в среднем за год). По остальным вариантам существенных изменений в содержании подвижного калия в почве за 17 лет не наблюдалась. При этом баланс калия колебался от -26,2 кг/га (К20) до +8,4 кг/га (К90) в среднем за год.

18.По фону органических удобрений (30 т/га в ротацию) практически нулевой баланс фосфора и калия обеспечивали среднегодовые дозы удобрений Р20 и К60, а по фону без органических удобрений, соответственно, РЗО и К90 (при среднем уровне продуктивности порядк ка 39−40 ц/га кормовых единиц).