АГРОХИМИЯ ^^^^^^^^^^^^ И ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ
УДК 633.11:631.85(517)
СОДЕРЖАНИЕ ПОДВИЖНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ФОСФОРА В КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ СЕВЕРНОЙ МОНГОЛИИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РАЗНЫХ ФОРМ ФОСФОРИТА
© 2015 г. Л. Л. Убугунов1, Б. Энхтуяа2, М. Г. Меркушева1
1Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6
e-mail: merkusheva48@mail.ru 2Государственный сельскохозяйственный университет, 976-1372, Дархан, Монголия
Поступила в редакцию 05.05.2014 г.
Изучено действие разных форм фосфорита (активированного и сыромолотого) Бурэнханского месторождения на фосфатное состояние каштановых почв Северной Монголии и продуктивность яровой пшеницы. Установлено, что активированный фосфорит (на фоне NK) по интенсивности превращения почвенных минеральных фосфатов не уступал суперфосфату и на градацию лучше способствовал его накоплению подвижного фосфора. Использование сыромолотого фосфорита поддерживало исходное содержание минеральных фосфатов в почве. Выявлены оптимальные параметры содержания подвижного фосфора (33—35 мг/кг) и суммы рыхлосвязанных и разноосновных фосфатов кальция (16—18 мг/100 г) в пахотном горизонте, способствующие получению наибольшей и стабильной урожайности зерна яровой пшеницы при внесении активированного фосфорита.
Ключевые слова: минеральные фосфаты, фосфориты, яровая пшеница, Kastanozems.
Б01: 10.7868/80032180X15060118
ВВЕДЕНИЕ
С середины XX в. обеспечение продуктами питания при возрастающих потребностях в них человечества во многом обязано применению фосфорных удобрений [42]. Их использование должно обеспечивать прибыль для производства продуктов растениеводства при минимальном загрязнении окружающей среды, особенно водоемов.
Приоритетная цель применения минеральных удобрений заключается в обеспечении стабильности получения урожая и поддержании устойчивости плодородия почв [18, 32]. Отсутствие восполнения выноса с урожаем сельскохозяйственных культур основных макроэлементов приводит к масштабной питательной деградации почв [9]. Такое же негативное воздействие оказывает на плодородие каштановых почв широкое развитие дефляции, снижающей такие показатели, как содержание гумуса, усвояемых макроэлементов, биологическую активность [26, 45].
Дефицит азота в почве можно частично восполнить расширением посевов бобовых культур [6], в том числе используя их как зеленые удобрения, а также внесением растительных остатков, активизируя несимбиотическую азотфиксацию. Но этими приемами нельзя повысить обеспеченность почв подвижным фосфором и обменным калием.
Яровая пшеница традиционно выращивается на каштановых почвах, которые в структуре почвенного покрова Монголии являются преобладающими (около 60%), в северной части страны на них расположен основной фонд сельскохозяйственного производства растениеводческой продукции (пашня, пастбища). При оптимальном минеральном питании пшеница устойчива к возделыванию в монокультуре, особенно при внесении фосфорных удобрений [36].
Растения яровой пшеницы наиболее чувствительны к недостатку фосфора на ранних этапах развития, в дальнейшем приостанавливается рост клеток и тканей, задерживается переход к репродуктивной фазе. Установлено [43, 49], что уровень фосфорного питания оказывает сильное влияние на дегидрогеназу в корнях пшеницы. Содержание воды в растениях при недостатке фосфора ниже, чем при применении фосфорных удобрений. При улучшении фосфорного питания засухоустойчивость молодых растений пшеницы повышается [50]. Стресс, связанный с недостатком фосфора, вызывает резкое сокращение кущения, поглощения влаги, уменьшает содержание хлорофилла в листьях. В результате сильно ингибируется рост растений, что приводит недобору урожая.
Одной из важных особенностей фосфора в отличие от других элементов питания является способность быстро адсорбироваться почвами, поэтому растения используют фосфаты не удобрений, а соединений, образовавшихся при их взаимодействии с почвой. Как установлено [44], в почве происходит быстрое обратимое поглощение фосфатов поверхностью почвенных частиц и более медленное взаимодействие с гидрооксидами Бе и А1 в кислых почвах и образование фосфатов кальция в карбонатных почвах, в которых фосфат-ионы вначале закрепляются на поверхности частиц карбонатов кальция. В дальнейшем в результате стабилизации образуются относительно труднорастворимые дикальцийфосфаты [48]. Максимальная сорбция фосфора коррелирует с содержанием глины, органического вещества [41]. Доступность фосфора для растений ниже на карбонатных почвах [40], чем на известкованных кислых [14].
Подвижность вновь образованных в почве фосфатов определяется формой и соотношением соединений, в которые превращаются фосфаты удобрений. Характер превращений зависит от реакции почвенной среды, гранулометрического состава и других свойств почвы [11, 27, 29], в частности от концентрации СаСО3 и N0- [5], а скорость — от растворимости внесенных фосфатов и размера доз [13]. Существенным фактором, влияющим на трансформацию соединений фосфатов, является наличие в почве фосфатмобилизующих микроорганизмов. Каштановые почвы богаты этой группой микроорганизмов, участвующих в растворении трехкальциевого фосфата и расщеплении органофосфатов [9, 12].
Высокая стоимость минеральных удобрений не позволяет производителям, особенно небольших хозяйств, приобретать их в достаточном количестве. Такая ситуация характерна не только для Монголии, но и для России и некоторых других стран. Решением этой проблемы может стать использование фосфоритов местных месторождений. Современными исследованиями установлено, что фосфориты можно применять на всех типах почв и их эффективность зависит от доз, тонины помола и приемов активирующего воздействия на кристаллическую решетку фосфорита [3, 23, 24, 27, 31, 46, 47,49].
На территории Монголии в настоящее время выявлено два фосфоритоносных бассейна: на севере — Хубсугульский (свыше 30 месторождений и проявлений фосфоритов) с общими запасами руды 3.7—4.5 млрд т или 708 млн т Р2О5 и на западе — Дзабханский (более 20 месторождений и проявлений) с запасами 1.2 млрд т руды. По концентрациям тяжелых металлов, редкоземельных и естественных радиоактивных элементов фосфориты месторождений имеют коэффициент экологично-
сти фосфатов на уровне 1.643 и 1.186 соответственно, то есть для их использования не требуется специальная химическая обработка [10].
Однако жесткие экологические требования пока не позволяют проводить полномасштабную добычу фосфоритов в стране. Тем не менее, оценка их удобрительной способности необходима как для повышения урожайности культур, так и обеспечения почв подвижным фосфором. Устойчивость почв разного генезиса к деградации может быть оценена степенью изменения содержания минеральных форм (фракций фосфатов, связанных с Са и гидрооксидами А1 и Бе разной основности — степенью доступности для растений), а также подвижных форм, принятых в агрохимической практике [16].
Фосфатный фонд каштановых почв Северной Монголии мало изучен. Цэрмаа [35] определила влияние фосфорных удобрений на состав минеральных фосфатов и содержание в почве фосфа-тазы. Несколько полнее изучена динамика содержания подвижного фосфора при внесении минеральных удобрений [8, 30, 36, 37].
Ранее для условий Северной Монголии не проводились исследования применения разных форм фосфоритов (на фоне NK) на содержание минеральных соединений фосфора в каштановых почвах при выращивании яровой пшеницы.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Исследования проводили в 2001—2005 гг. на опытном поле Научно-исследовательского института растениеводства и земледелия (г. Дархан, Монголия).
Пахотный горизонт исследованной каштановой почвы имеет легкосуглинистый гранулометрический состав с преобладанием песчаных (63.8%) и крупнопылеватой фракций (11.2%), содержание ила невысокое (9.1%). Для подпахотного горизонта эти показатели равны 66.8, 14.5 и 6.4% соответственно. Водно-физические свойства почвы неудовлетворительные. Реакция почвенной среды в верхних горизонтах слабокислая, ниже — слабощелочная; сумма обменных оснований равна в пахотном горизонте 16.2 смоль(экв)/кг, в подпахотном — 14.4 смоль(экв)/кг. Содержание гумуса (1.58%) и азота (0.11%) небольшие, а величина С^ свидетельствует об обогащенности гумуса азотом.
Почва опытного участка имеет очень низкое содержание нитратного азота, среднее — подвижного фосфора и обменного калия (по Мачигину). Запасы нитратного азота в слое почвы 0—40 см (здесь учитывается миграционная способность нитратов и возможность их подтягивания в верхний слой) равны 26.8 кг/га, подвижного фосфора в слое почвы 0—20 см — 70 и обменного калия —
275.5 кг/га, что соответствует очень низкой обеспеченности почвы нитратами и подвижным фосфором, низкой — обменным калием.
В опыте использовали следующие удобрения: аммиачную селитру, суперфосфат простой гранулированный (Рсг), хлористый калий и фосфориты с Бурэнханского месторождения, которое относится к Хубсугульскому бассейну. Фосфориты преимущественно микрозернистые, кремнисто-карбонатного состава, содержат минералы (%): апатиты — 60—70, кварц ^Ю) — 20, карбонаты (СаС03) — 13; (М§С03) — 6.5. Количество биофильных элементов в фосфоритах составляет (%): Р2О5 — 25; Ш2О - 0.04; СаО - 40.6; М§0 - 2; Si0 - 20, К20 -1.3-1.6; S - 0.11. По условиям залегания, возрасту и составу руды, Бурэнханское месторождение имеет сходство с фосфоритами Каратауского месторождения в Казахстане [38, 39].
Фосфориты представлены активированной (Раф) и сыромолотой (Рф) формами, с содержанием лимоннорастворимого Р2О5 соответственно 25 и 8%. Дозы фосфоритов рассчитывали по содержанию лимоннорастворимого Р2О5. Фосфоритную муку получали измельчением породы на шаровой мельнице (ГОСТ 5716-65). Активацию фосфорита проводили в течение 60 мин в планетарной мельнице (АИ2 х 150, АГО-3). Максимальная аморфизация фосфорита составила 88.7-92.3%. Изменение степени аморфизации минералов в зависимости от условий активации на качественном уровне можно определить по ди-фрактограммам исходных и активированных продуктов [15]. Степень перевода фосфора в усвояемую растениями форму (степен
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.