ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2004, № 3, с. 322-331
УДК 631.4
ФИЗИКА ПОЧВ
ВОЗДЕЙСТВИЕ высушивания и нагревания почв на подвижность питательных веществ
© 2004 г. Е. Г. Савченко
Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, 119899, Москва, Воробьевы горы
Поступила в редакцию 05.04.2002 г.
Предварительное высушивание перед анализом до воздушно-сухого состояния и при 105 °С в термостате образцов горизонта А1 неудобренной дерново-подзолистой почвы влияет на количество извлекаемых подвижных соединений фосфора, калия, нитратов. Наиболее отчетливо влияние высушивания можно наблюдать на фоне последовательных многократных вытяжек из почвы. Подобный эксперимент, проведенный с образцами пахотного горизонта удобренной дерново-подзолистой почвы и чернозема южного, показал, что высушивание почвы может увеличить подвижность фосфора и калия, что в свою очередь зависит от формы вносимого в почву удобрения, от свойств самой почвы, от температуры высушивания.
ВВЕДЕНИЕ
Еще в 20-х годах XX века Лебедянцев [11] установил, что высушивание почв увеличивает содержание в них подвижных форм азота и фосфора. Исследования Лебедянцева были продолжены Лебедянцевой [12] на серой лесной и дерново-подзолистой почвах, Оношко [13] - на торфах. Все авторы наблюдали положительное влияние высушивания, которое в сильнейшей степени выражалось на торфах. Увеличение подвижности питательных веществ в летние месяцы отмечали и на песках [7].
Многочисленными исследованиями показано, что высушивание почвенных проб влияет на результаты определения рН, гидролитической кислотности, подвижных соединений азота, фосфора, калия и пр. Плотниковой [14] установлено незначительное влияние высушивания образцов дерново-карбонатных почв на фракционно-груп-повой состав гумуса.
Рядом ученых [17, 21, 22, 25, 26] доказано, что увлажнение и высушивание почв оказывает значительное влияние на мобилизацию и фиксацию калия. При этом в почвах с высоким уровнем содержания обменного калия при высушивании может происходить фиксация калия, в то время как в почвах, содержащих мало обменного калия, он может высвобождаться [17, 22, 26]. На фиксацию и мобилизацию калия значительное влияние оказывает влажность воздуха в лаборатории, где сушат образцы почв [21].
Вегетационные опыты Воробьевой и Кривиц-кой [6] показали, что почва, подвергнутая высушиванию, лучше обеспечивала растения калием, увеличивая его вынос, а на дополнительное внесение калийных удобрений растения реагировали меньшей прибавкой урожая. Другими исследова-
ниями показано, что почвы, получившие большие количества калийных удобрений, способны фиксировать часть внесенного калия [17, 18, 21]. Высушивание при этом усиливает фиксацию. Природа фиксации калия в значительной степени связана с минеральной частью и органо-мине-ральным комплексом почвы [17].
Фиксация калия при высушивании может изменяться в меньшую сторону при последующем новом увлажнении почвы [25]. Аттое [21] отмечал, что закрепление калия в необменной форме протекает в условиях влажной почвы и возрастает при подщелачивании, а закрепление калия в необменной форме под влиянием высушивания не зависит от рН. Такого же мнения придерживаются Пчелкин [17], Харрис и Саффорд [24]. По исследованиям последних высушивание почвы на воздухе, с активным вентилированием и в микроволновой печи практически никак не отразилось на результатах определения обменных Са2+, М§2+, К+, и рН.
Высушивание как удобренной, так и неудобренной почвы на воздухе также увеличивает содержание подвижных соединений фосфора [10, 19, 23]. Францессон [19] указывал, что увеличение подвижности фосфора в почве может быть результатом "распаковки почвы" и следствием увеличения в водной вытяжке фосфорной кислоты, связанной с органическим веществом.
Следует отметить, что различия между высушенными и свежеотобранными образцами почв обнаруживаются тем сильнее, чем слабее взятый для вытяжки растворитель [9, 11].
При всем количестве работ по вопросу высушивания почв существует, однако, много предпосылок для дальнейшего изучения данной проблемы: механизмы изменения подвижности веществ
под влиянием высушивания пока только предполагаются.
Цель данного исследования - изучить влияние высушивания почвы при комнатной температуре и при температуре 105°С на содержание подвижных соединений фосфора, калия и нитратного азота, а также выявить влияние высушивания на подвижность фосфора и калия при последовательном многократном извлечении их из почвы.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Изучение влияния высушивания почвы на содержание подвижных форм фосфора, калия и нитратного азота проводили с образцами модельной дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы территории Научного парка МГУ, образованной искусственно путем последовательного насыпания горизонтов аналогичной почвы, но сформированной в естественных условиях. Для эксперимента образцы почвы отобрали в ноябре из гор. А1 на расстоянии 1 м от ствола ели, березы и дуба с южной стороны. Почву анализировали сразу после отбора в состоянии естественной влажности, после высушивания образцов при комнатной температуре до воздушно-сухого состояния и после высушивания в термостате при 105°С.
Влияние высушивания на фоне последовательных многократных вытяжек изучали на образцах почв лизиметров ВНИПТИХИМ (пос. Не-мчиновка). Почва в лизиметрах - дерново-подзолистая среднесуглинистая нарушенного сложения. Для достижения определенного уровня плодородия пахотного слоя ВНИПТИХИМ создал две модели плодородия. В одну серию лизиметров за один прием были внесены фосфоритная мука и хлористый калий в больших дозах с целью довести содержание этих элементов в почве до уровня 250 мг/кг почвы, а в последующие годы дозы полного минерального удобрения в почву этих лизиметров вносили из расчета компенсации их выноса с планируемым урожаем культур севооборота. Во вторую серию лизиметров ежегодно вносили двойной суперфосфат и хлористый калий из расчета их потребления на формирование планируемых урожаев с одновременным ежегодным повышением содержания в почве подвижных форм фосфора и калия. На двух моделях плодородия также вносили азотные удобрения и проводили ежегодное и периодическое известкование. Полную характеристику объекта исследования можно найти в соответствующей литературе [15]. Смешанные образцы лизиметрических почв для лабораторного эксперимента были отобраны из пахотного горизонта с глубин 0-5, 5-10, 10-15 см (лизиметры с фосфоритной мукой) и 0-6, 6-12, 12-18 см (лизиметры с двойным суперфосфатом) по следующим вариантам: без удобрений, РК и
Таблица 1. Свойства пахотных горизонтов почв лизиметров ВНИПТИХИМ
Вариант Глубина, см Плотность сложения, г/см3 рН водной суспензии Гумус, %
Фосфоритная мука
Без удобрений 0-5 1.35 6.9 1.53
5-10 1.35 6.9 1.51
10-15 1.42 7.1 1.46
РК 0-5 1.40 6.9 1.48
5-10 1.32 6.8 1.51
10-15 1.20 6.9 1.60
№К 0-5 1.30 6.4 1.45
5-10 1.43 6.4 1.62
10 -15 1.42 6.7 1.40
Двойной суперфосф ат
Без удобрений 0-6 1.30 7.1 1.50
6-12 1.30 7.1 1.37
12-18 1.31 6.9 1.40
РК 0-6 6.8 1.62
6-12 6.8 1.50
12-18 6.9 1.67
№К 0-6 6.0 1.53
6-12 6.1 1.62
12-18 6.3 1.60
№К. Ряд свойств верхних горизонтов почв лизиметров представлен в табл. 1. Методика проведения исследования выглядела следующим образом. Перед началом эксперимента образцы были высушены до воздушно-сухого состояния, растерты и просеяны через сито 1 мм. Подвижные соединения фосфора и калия извлекали многократными вытяжками (примерно 4-5 раз), при этом между первой и второй вытяжкой почву выдерживали увлажненной: стаканчики с почвой, которая оставалась после фильтрования вытяжки, помещали в эксикатор над водой и сохраняли в таком состоянии три дня; между 2-й и 3-й вытяжкой почву высушивали до воздушно-сухого состояния, между 3-й и 4-й - сохраняли в увлажненном состоянии, и т.д. В другом варианте этого же эксперимента после первой, начальной вытяжки почву нагревали 6 часов при 105°С в термостате, между 2-й и 3-й вытяжками - сохраняли увлажненной, и т.д. Такой же эксперимент провели с черноземом южным Одесской обл. Образцы почвы были отобраны в колее трактора из пахотного слоя почвы с глубины 0-5, 5-10 и 10-15 см на сельскохозяйственном поле, расположенном на западном берегу Тилигульского лимана. Плотность сложения этих образцов составляла соот-
Таблица 2. Содержание подвижных соединений фосфора, калия и нитратов (± ошибка среднего арифметического) в образцах модельной дерново-подзолистой почвы с естественной влажностью и высушенных
Образец почвы Состояние почвы Р205, мг/100 г К20, мг/100 г МО-, мг/кг
Под елью естественная влажность 14.5 26.4 1.4
воздушно-сухая 20.6 ± 1.6 29.4 ± 3.5 4.5 ± 2.3
высушенная при 105°С 19.3 ± 3.4 25.3 ± 3.3 15.8 ± 24.7
Под березой естественная влажность 12.4 27.3 0.7
воздушно-сухая 17.8 ± 1.3 28.6 ± 3.4 1.5 ± 0.8
высушенная при 105°С 20.2 ± 3.6 21.3 ± 3.4 8.3 ± 13.0
Под дубом естественная влажность 11.0 17.4 1.2
воздушно-сухая 18.2 ± 1.4 25.0 ± 3.0 1.7 ± 0.9
высушенная при 105°С 21.4 ± 3.8 21.3 ± 2.7 8.3 ± 13.0
ветственно 1.6; 1.5; 1.3 г/см3, рН водный - 8; содержание гумуса - 2%.
Для получения информации о свойствах почв определяли содержание углерода для дерново-подзолистых почв экспресс-методом, используя экспресс-анализатор АН 7529 на основе кулоно-метрического метода анализа, для чернозема методом Тюрина [5]. В обоих случаях содержание гумуса рассчитывали путем умножения массовой доли углерода органических соединений, выраженной в процентах, на коэффициент, равный 1.724 [5]. Плотность почвы определяли методом Качинского [4]; рН - потенциометрическим методом в водных суспензиях из почв [5]; нитратный азот - дисульфофеноловым (Грандваля-Ляжу) методом [2]; подвижный фосфор и калий в дерново-подзолистой почве - в вытяжке Кирсанова, в черноземе - в вытяжке Олсена. Определение фосфора проводили на фотоэлектроколориметре по методу Труога-Мейера, калия - пламенно-фотометрическим методом [1]. Результаты определений подвижных соединений элементов пересчитывали на абсолютно сухую навеску.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Результаты определения подвижных соединений фосфора, калия и нитратов
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.