Аллювиальная почва притеррасной поймы Днестра и стагниковый чернозем: природные резервы калия по минералогическим показателям
Анализ сведений по минералогическому состоянию генетически близких двух групп почв - современных тяжелых глинистых аллювиальных почв и древних тяжелых глинистых стагниковых черноземов. Выяснение фактических размеров природных резервов калия в почвах.
Рубрика | Сельское, лесное хозяйство и землепользование |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 25.01.2019 |
Размер файла | 25,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Аллювиальная почва притеррасной поймы Днестра и стагниковый чернозем: природные резервы калия по минералогическим показателям
В.Е. Алексеев, В.В. Чербарь, Г.Г. Стегэреску, А.Н. Бургеля,
Институт Почвоведения, Агрохимии и Защиты почв им. Н.А. Димо
Введение
Важная роль калия для роста растений общеизвестна. В некоторых случаях потребность растений в калии даже выше, чем в азоте (сахарная свекла, табак, картофель, разные травы). Вместе с тем запасы калия в природных экосистемах ограничены, поэтому учет их содержания в почвах имеет принципиальное значение. При оценке обеспеченности почвы калием обычно прибегают к определению водорастворимого, обменного, необменного и реже валового калия [1]. Но существуют и другие подходы в этом вопросе. За рубежом активизировались исследования по оценке запасов калия в почве и их доступности растениям по минералогическим показателям [2-5]. Учет названных показателей увеличивает возможность оптимизации использования питательных веществ. В предыдущем сообщении приведены сведения по минералогическому состоянию представителей интересных в научном отношении генетически близких двух групп почв, современных тяжелых глинистых аллювиальных почв и древних тяжелых глинистых стагниковых черноземов. В данном сообщении будут рассмотрены те же почвы, но уже как носители определенных запасов калия, обусловленных особенностями их генезиса и минералогического состава.
Цель исследования заключается в том, чтобы выяснить фактические размеры природных резервов калия в названных почвах, а также могла ли отразиться на этих резервах разница в возрасте почв, измеряемая не менее чем в миллион лет. В отношении стагникового чернозема следует иметь в виду не его возраст как чернозема, являющегося продуктом голоцена, а возраст его минералогического профиля, унаследованного от предшествующих стадий почвообразования.
Объекты и методы исследования
Итак, объектами исследования стали те же две почвы, что и в предыдущем сообщении: аллювиальная лугово-болотная почва притеррасной поймы Днестра близ села Копанка Каушанского р-на (разрез А1) и чернозем стагниковый близ села Ордэшей Теленештского р-на на водоразделе с абсолютной отметкой в 240 м (разрез 6s). Там же описана методика минералогического анализа. На основании данных по составу первичных и глинистых минералов, приведенных в первом сообщении, произведены расчеты резервов калия.
По концепции Горбунова [6] к непосредственному резерву относится обменный калий (по Масловой). Ближний резерв калия заключен в глинистых минералах. В применении к исследуемым почвам он входит в состав таких минералах как иллит и смешаннослойный иллит-смектит.
Таблица 1. Элементный состав аллювиальной лугово-болотной осушенной почвы (разрез А1, гор. Ahp1, глубина 0-20 см) по данным минералогического анализа (весовой процент)
Минералогический состав |
H2O |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
K2O |
Na2O |
Содержание минерала/ оксидов |
|
Кварц |
19,0 |
19,0 |
||||||||
Плагиоклаз (15%An) |
2,1 |
0,7 |
0,1 |
0,3 |
3,2 |
|||||
Калиевый полевой шпат |
2,4 |
0,7 |
0,483 |
0,1 |
3,7 |
|||||
Мусковит |
0,9 |
7,1 |
6,2 |
1,767 |
15,9 |
|||||
Хлорит (фр. >1 мкм) |
0,3 |
0,6 |
0,5 |
0,6 |
0,5 |
2,5 |
||||
Каолинит (фр. >1 мкм) |
0,9 |
1,8 |
1,8 |
4,4 |
||||||
Иллит-смектит |
4,3 |
16,4 |
5,8 |
3,8 |
0,4 |
0,4 |
0,216 |
31,3 |
||
Иллит |
1,0 |
6,7 |
3,4 |
0,8 |
0,4 |
0,807 |
13,2 |
|||
Хлорит (фр. <1 мкм) |
0,2 |
0,6 |
0,5 |
0,6 |
0,6 |
2,5 |
||||
Каолинит (фр. <1 мкм) |
0,6 |
2,0 |
1,7 |
4,3 |
||||||
Сумма |
8,2 |
58,7 |
21,3 |
5,8 |
0,5 |
1,9 |
3,272 |
0,4 |
100,1 |
Наименее доступный или потенциальный резерв калия принадлежит слюдам и калиевым полевым шпатам. Расчет резервов калия в почве по методике Горбунова ведется по результатам не минералогического, а химического анализа, так как в то время проблема количественного минералогического анализа не была еще решена. Определялось валовое содержание калия в почве, содержание калия в илистой фракции и обменный калий. Последний относился к непосредственному резерву, калий ила - к ближнему резерву. По разнице между суммой непосредственного и ближнего резервов и валовым калием устанавливался потенциальный резерв. Расчет резервов калия осуществлен по результатам минералогического анализа. При этом руководствовались выводами в приведенных выше зарубежных исследованиях, согласно которым также после обменного калия (непосредственный резерв) наиболее доступным растениям является калий, принадлежащий иллиту и иллит-смектиту (в нашем случае иллиту и иллитсмектиту с высокой нормой смектитовых пакетов, ближний резерв). Наименее доступен калий калиевых полевых шпатов и мусковита (потенциальный резерв). Таким образом, в основе наших расчетов лежат данные по обменному калию (по Масловой), количеству в почвах соответствующих калийсодержащих минералов и содержанию калия в них согласно их химическим формулам. Пример расчета приведен в табл.1. В правой крайней графе представлены данные по содержанию в почве минералов и составляющих их оксидов. Жирным шрифтом выделены калийсодержащие минералы, содержание их в почве и содержание в них К2О.
Результаты исследований и их обсуждение
В табл.2 представлены результаты расчета резервов калия в исследуемых почвах в форме К2О.
Непосредственный резерв калия в обеих почвах по содержанию соизмерим и находится в верхней трети или половине профиля в пределах 20-40 мг/100 г. Он несколько больше в аллювиальной почве. С глубиной содержание непосредственного резерва калия снижается, но менее резко, как это обычно происходит в зональных почвах [7-10]. Его примерно в полтора-два больше, чем в зональных черноземах и лесных почвах [10]. Главные причины высокого содержания непосредственного резерва в аллювиальной почве и стагниковом черноземе заключаются в их тяжелом гранулометрическом составе, в высоком в связи с этим содержании иллита и иллит-смектита, а также в связи с биогенным накоплением калия в верхних горизонтах.
Ближний резерв калия заключен в илистой части почвы (фракции менее 0,001 мкм) и представлен, как отмечалось, иллитом и смешаннослойным иллитсмектитом с высокой нормой смектитовых пакетов. Его размеры в исследуемых почвах существенно различаются. Если в аллювиальной почве ближний резерв калия составляет 1000-1300 мг/100 г, то в стагниковом черноземе он равен 1400 - 2100 мг/100 г, т.е. в полтора или почти в два раза больше. В отличие от зональных почв, где распределение этого резерва по профилю определяется закономерностями, обусловленными их генетическими особенностями [10], в исследуемых двух почвах подобную закономерность трудно установить. Она в этих почвах как раз не закономерна и зависит от особенностей проявления в них слоистости в явной или неявной форме.
Таблица 2. Резервы калия (К2О) в аллювиальной почве и стагниковом черноземе по данным минералогического анализа (мг/100 г)
Горизонт |
Глубина, см |
Непосредственный |
Ближний |
Потенциальный |
Общий |
|
Разрез А1. Аллювиальная лугово-болотная почва, притеррасная пойма Днестра, с. Копанка, Каушанский р-н |
||||||
Ahp1 |
0-20 |
38 |
1023 |
2249 |
3310 |
|
Ah |
38-57 |
30 |
1318 |
1517 |
2865 |
|
Abhg2 |
80-95 |
н. о. |
1146 |
1763 |
2909 |
|
G3 |
180-200 |
н. о. |
1030 |
2056 |
3086 |
|
Разрез 6s. Чернозем стагниковый, с. Ордэшей, Теленештский р-н, водораздел, абс. выс.240 м |
||||||
Ap |
0-35 |
32 |
1625 |
1440 |
3097 |
|
Ah |
35-47 |
23 |
1434 |
1624 |
3081 |
|
ABh |
47-65 |
21 |
1418 |
1628 |
3065 |
|
BG |
83-100 |
н. о. |
2113 |
1031 |
3145 |
|
Cg |
115-140 |
н. о. |
1601 |
1695 |
3296 |
Потенциальный резерв калия в данных почвах, как и в зональных, представлен в калиевых полевых шпатах и слюдах, в основном в мусковите. В аллювиальной почве его размер составляет 1500-2200 мг/100 г, в стагниковом черноземе - 1000-1700 мг/100 г. В отличие от ближнегорезерва потенциальный резерв калия, напротив, больше по размеру в аллювиальной почве, чем в стагниковом черноземе. В отношении распределения потенциального резерва по профилю можно сказать то же самое, что и о ближнем резерве. Оно носит незакономерный характер и контролируется особенностями проявления в почвах слоистости.
Размеры общего резерва калия в обеих исследуемых почвах весьма близки. В аллювиальной почве общий резерв составил 2900-3300 мг/100 г, в стагниковом черноземе он равняется 3100-3300 мг/100 г, т.е. по минимальному показателю немного выше. Также, как по ближнему и потенциальному резервам, в распределении общего резерва калия по профилю установить какую-либо закономерность не удается. Оно определяется суммарным эффектом от поведения всех трех других резервов калия.
Следует отметить, что современные аллювиальные почвы Молдовы исключительно богаты резервами калия. По-видимому, это вообще типовая особенность современных, а значит молодых почв пойм рек, принадлежащих к территориям с лессовыми и лессовидными отложениями. Как ранее было установлено, для аллювиальных почв характерно вообще повышенное содержание слюд и генетически связанных с ними иллита и иллит-смектита. Помимо молодости почв немаловажное значение в этом сыграло то обстоятельство, что поймы рек наследуют продукты выветривания и почвообразования, созданные на водоразделах и склонах и в первую очередь к таким продуктам относится иллит [10]. К тому же на примере одной и той же тяжелосуглинистой разновидности почв было установлено, что общий резерв калия в них зависит от их возраста. Так с последовательным увеличением возраста почв Молдовы от аллювиальных почв к черноземам, размещенным на средних высотных отметках, и к лесным почвам на высоких абсолютных отметках общий резерв калия в них снижается с примерно 2800 мг/100 г до 1400 мг/100 г, т.е. в два раза [10]. Причем потери происходят за счет потенциального резерва, поскольку он при выветривании и почвообразовании расходуется на воспроизводство ближнего и непосредственного резервов и расходуется необратимо.
В этой связи заслуживает внимания неожиданный эффект, который заключается в том, что общие резервы калия в современной (голоценовой) аллювиальной почве и в древнем (плиоценовом) стагниковом черноземе одного с ней тяжелоглинистого гранулометрического состава оказались практически одинаковыми. Если огромный возраст стагникового чернозема и оставил свой след на его общем резерве калия, то только в том, что в нем произошло перераспределение между потенциальным резервом и ближним резервом калия в пользу ближнего резерва. Произошло то, что называется процессом оглинивания, вероятность которого высказана в предыдущей статье. Отсутствие в стагниковом черноземе признаков потери общего резерва калия, обусловленного его большим возрастом, можно объяснить разными причинами. Одна из них может заключаться в том, что общий резерв калия был выше, но со временем снизился до современных размеров. Другая возможная причина может быть в том, что тяжелый гранулометрический состав настолько тормозит процессы выветривания в данной почве, что она сохраняется практически неизменной в законсервированном состоянии. Достоверность названных причин современного состояния общего резерва калия в стагниковом черноземе невозможно установить без проведения балансовых исследований. Но они, в свою очередь, возможны только при изначально однородной почвообразующей породе, чего как раз и нет в этой почве.
В заключение следует отметить любопытное явление, в равной мере распространяющееся на обе исследуемые почвы, молодую голоценовую аллювиальную почву и близкий по генезису плиоценовый стагниковый чернозем. Их объединяет формирование на породах одного и того же происхождения, аллювиальных отложениях. В одном случае это аллювиальные отложения современной поймы, в другом - аллювиальные отложения позднеплиоценовой поверхности выравнивания, образовавшиеся как минимум миллион лет назад. Интересно то, что в обоих случаях, несмотря на огромную разницу в возрасте, породы аллювиального происхождения оказались в равной степени чрезвычайно богаты общим резервом калия, достигающим и превышающим 3000 мг/100 г. Такое богатство калием на территориях с лессовыми и лессовидными породами, к каковым принадлежит и Молдова, обеспечивается названными выше калийсодержащими минералам, среди крупного обломочного материала каковыми являются слюды и калиевые полевые шпаты, в составе глинистого материала - иллит и смешаннослойный иллит-смектит. Причем главная роль среди перечисленных минералов принадлежит тем, в основе которых лежит слюдистое начало, а именно сами слюды - иллит и иллит-смектит. Отличительная особенность этих минералов заключается в том, что они имеют пластинчатую форму. Вполне вероятно, что именно такая форма облегчала миграцию минералов слюдистой природы в осадочном материале водосборных бассейнов и способствовала их аккумуляции в аллювиальных отложениях современной и прошлых геологических эпох.
чернозем минералогическое состояние
Выводы
1. Проведены исследования природных резервов калия в генетически близких двух почвах, современной (голоценовой) тяжелой глинистой аллювиальной почве и древнем тяжелом глинистом стагниковом черноземе, сформировавшимся на позднеплиоценовой породе аллювиального происхождения. В обеих почвах непосредственный, ближний и потенциальный резервы калия в равной степени велики и превышают таковые в зональных почвах. В обеих почвах общий резерв калия достигает 3300 мг/100 г.
2. Большая разница в возрасте почв не нашла отражения на содержании в них общего резерва калия. В древнем стагниковом черноземе в отличие от молодой аллювиальной почвы присутствуют признаки перераспределения резервов калия между потенциальным и ближним резервами в пользу ближнего резерва калия в результате вероятного процесса оглинивания. В обеих почвах распределение резервов калия по профилю, кроме непосредственного, не носит закономерный характер и определяется проявлениями явной или скрытой слоистости пород.
3. Выдвинута гипотеза, что исключительно высокое содержание общего резерва калия в почвах на аллювиальных отложениях, независимо от их возраста, является их генетическим признаком и обусловлено пластинчатой формой минералов слюдистой природы, облегчающей их миграцию в осадочном материале водосборных бассейнов и накопление в поймах рек.
Список литературы
1. Практикум по агрохимии / под ред.В.Г. Минеева. - М.: Изд-во МГУ, 2001. - 689 с.
2. Application of the PROFILE model to estimate potassium release from mineral weathering in Northern European agricultural soils / J. Holmqvist [et al.] // European Journal of Agronomy. - 2003. - Vol. 20. - P.149-163.
3. Mineralogical budgeting of potassiumin soil: a basis for understanding standardmeasures of reserve potassium / Y. Andrist-Rangel [et al.] // Journal of Plant Nutrition and Soil Science. - 2006. - Vol.169. - P.605-615.
4. Which 2: 1 clay minerals are involved in the potassium reservoirs? Insights from potassium addition or removal experiments on three temperate grassland clay assemblages / P. Barre [et al.] // Geoderma. - 2008. - Vol.146. - P.216-223.
5. Assessing potassium reserves in northern temperate grassland soils: A perspective based on quantitative mineralogical analysis and aqua-regia extractable potassium / Y. Andrist-Rangel [et al.] // Geoderma. - 2010. - Vol.58. - P.303 - 314.
6. Горбунов, Н.И. Минералогия и физическая химия почв / Н.И. Горбунов. - М.: Наука, 1978. - 294 с.
7. Ксерофитно-лесные черноземы: природные резервы калия / В.Е. Алексеев [и др.] // Почвоведение и агрохимия. - 2013. - № 1 (50). - С.62 - 67.
8. Бурые лесные почвы Кодр Молдовы: природные резервы калия / В.Е. Алексеев [и др.] // Почвоведение и агрохимия. - 2014. - № 1 (52). - С.87-94.
9. Серые лесные почвы Кодр Молдовы: природные резервы калия / В.Е. Алексеев [и др.] // Почвоведение и агрохимия. - 2015. - № 1 (54). - С.55-61.
10. Алексеев, В.Е. Минералогия почвообразования в степной и лесостепной зонах Молдовы: диагностика, параметры, факторы, процессы / В.Е. Алексеев. - Кишинев, 1999. - 241с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Методика агрохимического обследования. Почвенно-климатические условия. Гумусовое состояние почв. Содержание азота, фосфора, калия, микроэлементов. Кислотность почв. Динамика содержания гумуса, фосфора и калия в почвах пашни по годам обследования.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 25.07.2015Влияние сельскохозяйственной деятельности человека на состояние почв. Объекты и методы исследований, почвенный покров полигона Центрального Предкаказья. Различия в уровне плодородия почв ландшафтных таксонов. Изменение состояния черноземов подурочищ.
автореферат [1,3 M], добавлен 01.12.2011Органическое вещество почв и его изменение под влияниянием сельскохозяйственного использования. Структурно-агрегатный состав черноземов при системе орошения. Методика определения содержания и состава легкоразлагаемого органического вещества почв.
дипломная работа [210,6 K], добавлен 23.09.2012Типы, виды и факторы деградации почв. Причины физического, химического и биологического загрязнение почв. Географические и общебиосферные деградации, их проявления. Особенности деградации черноземов, пустынных и дерново-подзолистых почв, методы охраны.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 27.02.2012Общая характеристика территории Сельскозяйственой Артели. Корректировка классификационного списка почв. Физико-географические условия почвообразования. Характеристика почв хозяйства: чернозем, солонец, солодь. Агропроизводственная группировка грунтов.
курсовая работа [403,6 K], добавлен 12.10.2014Почва как природное образование, состоящее из генетически связанных горизонтов, формирующихся в результате преобразования поверхностных слоев литосферы, анализ свойств. Знакомство с особенностями почв СПК "Родина". Анализ факторов почвообразования.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 05.01.2014Минеральные элементы в питании растений. Биологическая роль тяжелых металлов – меди и цинка, их химическая характеристика, встречаемость в почвах на территории РФ. Определение способности тяжелых металлов влиять на окислительный статус проростков пшеницы.
научная работа [2,6 M], добавлен 18.09.2014Свойства засоленных почв, их формирование. Условия аккумуляции солей в почвах. Интенсивность растительного покрова. Источники легкорастворимых солей. Распространение засоленных почв. Выражение засоленных почв в систематике, диагностические горизонты.
реферат [2,1 M], добавлен 30.03.2014География почв на территории Белгородской области. Морфогенетические особенности, структурное состояние и характеристика почв. Причины уменьшения запасов гумуса. Кислотность и ее причины. Техногенное загрязнение. Культуры, возделываемые на черноземах.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 07.01.2014Буферность почв и ее значение. Природные условия и почвенный покров таежно-лесной зоны. Особенности образования, строения и классификации солонцовых почв. Методика бонитировки почв. Экономическая оценка земель. Технология возделывания озимой ржи.
контрольная работа [42,5 K], добавлен 11.05.2014Исследование агрохимических и агрофизических свойств почв и состояния лесных насаждений. Их влияние на водный и температурный режим черноземов. Научно-исследовательские работы по мониторингу черноземов на агролесоландшафтном стационаре "Каменная Степь".
отчет по практике [1,7 M], добавлен 07.01.2009Почва как рыхлый поверхностный слой Земли, обладающий плодородием, образование которого происходило в течение длительного времени в процессе взаимодействия природных факторов. Классификация и формы почв, распространенные в России, факторы формирования.
презентация [2,3 M], добавлен 17.12.2014Природные условия и факторы почвообразования в ООО СХО "Заречье". Морфологические признаки почв (строение почвенного профиля). Гранулометрический состав и его изменения по почвенному профилю. Бонитет почв, агропроизводственная группировка и свойства.
курсовая работа [36,1 K], добавлен 11.05.2015Природные условия и факторы почвообразования. Систематический список основных типов почв и их морфологическая характеристика. Водно-физические свойства почв, их гранулометрический, агрегатный и химический состав, объемная масса. Методы защиты почв.
курсовая работа [46,5 K], добавлен 07.02.2010Генезис, классификация, морфологические признаки и изменение свойств черноземов при их сельскохозяйственном использовании. Условия и принципы почвообразования. Почвенно-экологическая оценка и рациональное использование черноземов. Охрана труда и природы.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 14.07.2010Изучение свойств и определение территорий распространения подзолистых почв как типичных почв хвойных и северных лесов. Природно-климатические условия подзолистых почв. Морфология, генезис формирования и агрономическое использование подзолистых почв.
реферат [33,4 K], добавлен 12.09.2014Условия почвообразования каштановых почв, их общая характеристика и генезис. Систематика и классификация почв. Разделение каштановых почв на подтипы по степени гумусированности. Строение почвенного профиля. Особенности географии почв сухих степей.
реферат [374,4 K], добавлен 01.03.2012Характеристика почвы - рыхлого, поверхностного слоя земной коры, обладающего плодородием. Содержание гумуса, характерное для различных типов почв. Взаимосвязь почв, растительности и климата. Свойства почв: плодородие, кислотность, структурность.
презентация [4,0 M], добавлен 07.12.2015Чернозем – тип почв, формирующихся под степной и лесостепной растительностью субореального пояса, гипотезы его происхождения. Градация чернозема по типу, мощности и содержанию гумусового слоя. Его свойства, области распространения и применение.
реферат [71,8 K], добавлен 30.10.2010- Агроэкологическая оценка почв и мероприятия по повышению их плодородия в Лесхозе Калининского района
Природные условия почвообразования. Климат, растительность, поверхностные и подземные воды. Черноземы обыкновенные разной степени гумусирования и гранулометрического состава. Агропроизводственная группировка почв и рекомендации по их использованию.
курсовая работа [63,7 K], добавлен 27.02.2016