Таблица 1. Агрохимическая характеристика почв
Почва Гумус, % pHKCl S Нг P2O5 K2O
мг-экв/100 г мг/кг
Дерново-подзолистая легкосуглинистая (вегетационный опыт) 1.8 4.4 6.0 6.1 32 141
Дерново-подзолистая глеевая супесчаная (полевой опыт, Брянская обл.) 3.5 4.8 5.1 9.2 30 61
де исследований фосфорные удобрения не оказывали значимого влияния на накопление в урожае растений [13, 14].
Цель настоящей публикации - рассмотрение основных факторов и изложение подходов к обоснованию механизмов влияния фосфорных удобрений на подвижность в системе почва-растение.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследования проводили в вегетационном и полевом экспериментах. В вегетационном опыте с использованием слабоокультуренной кислой дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы в течение трех лет в сосудах емкостью 5 кг изучали влияние фосфорных удобрений на состояние и подвижность 13^. В 1-й год исследований оценивали применение различных форм и доз фосфорных удобрений на биологическую доступность во 2-й - их последействие, в 3-й - раздельное и совместное воздействие суперфосфата и извести на накопление в урожае растений.
Фосфорные удобрения были представлены фосфоритной мукой Полпинского месторождения (Брянская обл.) и простым гранулированным суперфосфатом с содержанием Р205 15.3 и 22.1% соответственно. Химический состав фосфоритной муки характеризовался следующими показателями: СаО - 30.5, SiO2 - 34.0, MgO - 1.3, Fe2O3 -2.3, А1203 - 1.4, F - 2.1 и К20 - 0.7%.
Дозы фосфорных удобрений варьировали от 50 до 200 мг Р205 на 1 кг почвы. В качестве источников азота и калия использовали N3 и Кх, которые вносили ежегодно в дозах ^.15К0.10. Вегетационный эксперимент проводили в 4-кратной по-вторности по общепринятой для почвенных культур методике [15]. Известкование осуществляли по полной гидролитической кислотности. В почву вегетационных сосудов вносили в виде раствора 13,^С1 в количестве 7.4 кБк/кг почвы.
Полевой эксперимент проводили в 1998-1999 гг. в Новозыбковском р-не Брянской обл. на территории, подвергшейся радиоактивному загрязнению в результате аварии на Чернобыльской АЭС. Почвенный покров экспериментального участка представлен дерново-подзолистой глее-
вой супесчаной почвой. Повторность опыта - 4-кратная, размер делянок 2 х 3 м, плотность загрязнения 137Cs составляла 580 кБк/м2.
Почвы характеризовались кислой реакцией почвенного раствора и низким содержанием фосфора (табл. 1). В качестве минеральных удобрений использовали Naa, Рсг, Рф и Кх. Пробы почв и растений отбирали в конце вегетационного периода.
Растительные и почвенные образцы высушивали при t = 105°С до воздушно-сухого состояния и измельчали на мельнице МРП-1. Содержание 137Cs определяли у-спектрометрическим методом на многоканальных анализаторах IN 1200 с германиевым детектором, ошибка измерения не превышала ±10%.
Определение агрохимических характеристик почв проводили общепринятыми методами: рНкс1 - потенциометрическим методом; гумус -методом Тюрина; гидролитическую кислотность (Нг) - методом Каппена; сумму обменных оснований (S) - методом Каппена-Гильковица; Р2О5 и К2О - методами Кирсанова и Масловой соответственно [16].
Содержание обменных и кислоторастворимых форм 137Cs в почве определяли путем последовательного экстрагирования 1 н. CH3COONH4 и 1 н. HCl при соотношении твердой и жидкой фаз 1 : 10 [17].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В вегетационном эксперименте установлено, что накопление растениями существенно
различалось в зависимости от форм и доз внесения фосфорных удобрений. В 1-й год исследований за счет прямого действия и во 2-й год за счет последействия ранее внесенных удобрений во всех вариантах опыта с увеличением доз простого суперфосфата наблюдалось возрастание содержания 13^ в зерне ячменя в 1.3-4.6 раза (рисунок а). В то же время соответствующие дозы фосфоритной муки существенно не изменяли или даже способствовали снижению до 1.2 раза аккумуляции в урожае ячменя. В зависимости от форм фосфорных удобрений (Рсг и Рф) переход 13^ из кислой дерново-подзолистой почвы в растения различался в 1.1 раза при минимальных и в 5.6 ра-
80 70 60 50 40 30 20 10 0
(a)
х 20 £ 18
и
В 16 ^ 14
S 10
л
к 8
S 4
s „
■е 2 ■е
50 40 30 20 10 0
1-й год
2-й год
Суперфосфат
Фосфоритная мука
0 50 100 200 50 100 200 Дозы фосфорных удобрений, мг/кг
^2-й год
(б)
1 li
1 11
ii
0 N90P90K90 N90P90
N90P180K90 N180P90K90 Дозы удобрений, кг/га
без извести с известью
(В)
II
I
11
Контроль 50 100 200
Дозы внесения суперфосфата, мг/кг
Рис. 1. Влияние на накопление 137Cs в зерне ячменя различных форм и доз фосфорных удобрений (а), различных доз №К (б), раздельного и комплексного применения суперфосфата и извести (в).
за при максимальных дозах фосфорных удобрений. При этом наиболее высокое накопление 137С$ в растениях во всех случаях наблюдалось при внесении суперфосфата, а минимальное - в вариантах с применением фосфоритной муки.
В полевом эксперименте на кислой дерново-подзолистой глеевой супесчаной почве Брянской обл. несбалансированное внесение повышенных доз суперфосфата (Ш0Р180К90) и азотных удобрений (Ш80Р90К90) обусловило увеличение концентрации 137С$ в зерне ячменя в 1.6-1.9 раза (рисунок). В вариантах с азотно-фосфорными удобрениями (К90Р90) урожай растений характеризовался в 1.3-1.6 раза большим содержанием 137С$ по сравнению с контролем.
Одной из причин значительных различий в изменении накопления 137С$ растениями при внесении различных форм удобрений может быть тот факт, что в сельском хозяйстве используются фосфорные удобрения, которые существенно различаются по составу, свойствам и доступностью фосфора для растений. В суперфосфате в зависимости от его качественных показателей до 5-6% фосфорной кислоты находится в свободном несвязанном состоянии, что придает ему повышенную кислотность [18]. Внесение данных удобрений в почву с.-х. угодий может способствовать подкислению почвенного раствора и вытеснению из ППК поглощенного 137С$, что приводит к увеличению поглощения 137С$ корневыми системами растений.
В отличие от суперфосфата, используемые в эксперименте фосфориты, химически нейтральны по своему составу, содержат 30.5% СаО и 1.3% MgO, что способствует обогащению почвы не только фосфором, но и щелочноземельными элементами. К тому же поступление фосфора фосфоритов в почвенный раствор происходит постепенно по мере их разложения и не нарушает в сильной степени сложившееся равновесие концентраций и форм химических элементов в почве.
В настоящее время отсутствует единый подход, который полностью объяснял бы механизмы влияния фосфорных удобрений на биологическую подвижность 137С$. Очевидно, что при разработке научных положений следует исходить из рассмотрения целого комплекса факторов, среди которых в первую очередь должны быть выделены такие, как: а) реакция почвенного раствора; б) обеспеченность почв основными элементами питания; в) соотношение элементов питания в почвенном растворе; г) буферность почв; д) формы, дозы и свойства применяемых удобрений; е) видовые особенности растений и их требования к соотношению элементов питания.
Важным показателем, обусловливающим негативные свойства кислых почв, является низкое содержание обменных оснований (кальция и маг-
е12
S 6
8 0
ния). По мнению некоторых авторов [6], внесение удобрений, содержащих фосфор в водорастворимой форме и обладающих повышенной кислотностью, кроме дополнительного подкисления почвенного раствора, способствует также связыванию катионов щелочноземельных элементов ионами фосфорной кислоты и увеличению подвижности 137Cs в системе почва-растение. Следует также учитывать, что анионы фосфорной кислоты образуют с одновалентными катионами, в том числе и с 137Cs, легкорастворимые соединения, которые наиболее подвижны в кислой среде. В б0льшей степени этот эффект может проявляться на малобуферных почвах с относительно низким содержанием в составе ППК обменных Ca2+ и Mg2+. На почвах с рН, близкой к нейтральной, отрицательное влияние суперфосфата на подвижность 137Cs может не проявляться и даже наблюдаться снижение накопления 137Cs в растениях за счет оптимизации фосфорного питания и увеличения урожайности.
Таким образом, применение суперфосфата на кислых почвах с низкой буферностью, вероятно, способствует ослаблению дискриминационного влияния основных макроэлементов (кальция и магния) на поступление радионуклидов в растения и увеличению доли наиболее подвижных в системе почва-растение форм 137Cs.
Данное предположение было подтверждено результатами вегетационного эксперимента. Известкование кислой дерново-подзолистой почвы по полной гидролитической кислотности существенно снижало биологическую доступность 137Cs (рис. 1в). При этом если в варианте Рсг = = 200 мг/кг без известкования накопление 137Cs в зерне и соломе ячменя в 4.1 раза превосходило соответствующие значения, наблюдаемые в контроле, то в аналогичных вариантах с известью данное превышение составляло не более 1.4 раза.
Определение различных форм 137Cs в почве показало, что с увеличением доз суперфосфата до 100 и 200 мг/кг общее количество наиболее доступных для растений обменных форм 137Cs повышалось в 1.2 и 1.4 раза соответственно (табл. 2). В то же время влияние фосфоритной муки на изменение содержания форм 137Cs в почве было незначительным. В полевом эксперименте на сла-боокультуренной кислой дерново-подзолистой глеевой почве наблюдалась аналогичная тенденция возрастания в 1.2 раза содержания в почве обменных и кислоторастворимых форм 137Cs при внесении азотно-фосфорных и повышенных доз фосфорных удобрений.
В усвоении элементов, в том числе и радионуклидов, большую роль играют не только концентрация, но и соотношение различных элементов в почвенном растворе. Отличительной особенностью фосфора как элемента питания является до-
Таблица 2. Соотношение форм Сз в почвах при внесении различных доз фосфорных удобрений, % от валового содержания
Экстрагенты Остаточное количество
Вариант 1 н. CH3COONH4 1 н. HCl
Дерново-подзолистая почва, вегетационный опыт
Контроль 10.6 5.7 83.7
Рсг, мг/кг
50 9.5 5.3 85.2
100 11.4
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.