Почвоведение и агрохимия № 1(54) 2015

Размещено на http://www.allbest.ru/

58

ПОЧВЕННЫЕ РЕСУРСЫ И ИХ РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

55

Серые лесные почвы Кодр Молдовы: природные резервы калия

В.Е. Алексеев, В.В. Чербарь, А.Н. Бургеля, Е.Б. Варламов

Институт почвоведения, агрохимии и защиты почв им. Н.А. Димо,

г. Кишинев, Молдова

Калий (К) относится к важнейшим элементам питания растений. В то же время известно, что запасы К в природных экосистемах ограничены, и они, в частности, имеют важное значение для производительности и поддержания лесов и требуют изучения [1].

В агрохимической практике при оценке обеспеченности почвы К обычно руководствуются определением его водорастворимой, обменной, необменной и реже валовой формами [2, 3]. Вместе с тем существуют и другие подходы к оценке резервов К в почве. Исследования в свое время в СССР, а также в Европе показали, что большой вклад в обеспечение сельскохозяйственных культур К принадлежит почвенным минералам [4, 5]. Учет этого источника увеличивает возможность оптимизации использования питательных веществ. В этой связи, помимо решения генетических вопросов, изучение серых лесных почв предполагало оценку их по резервам и доступности растениям заключенного в них К на основании их минералогического состава. К сожалению, нам не известны аналогичные по подходу и составу исследования подобных серых лесных почв других регионов, что исключило возможность провести на их примере сравнительный анализ. Сопоставление проведено с ксерофитно-лесными черноземами той же лесной экосистемы, занимающими высоты 140-240 м, но на юге Молдовы.

Методика и объекты исследований. Описание объектов исследований приведено в статье «Серые лесные почвы Кодр Молдовы: особенности минералогического состава и его трансформации». Первичные минералы исследованы во фракции >1 мкм, глинистые - во фракции <1 мкм. Фракционное разделение образцов проведено по методике [6]. Органическое вещество и карбонаты перед фракционированием образцов удалялись. Состав первичных и глинистых минералов изучен методом рентгеновской дифрактометрии. Качественный состав первичных и глинистых минералов установлен по известным рекомендациям [7, 8]. Количественный анализ проведен по методикам [9, 10] с некоторой их детализацией [11]. Коэффициент вариации результатов анализа, установленный по стандартным калибровочным смесям минералов, в зависимости от содержания минералов характеризуется следующими параметрами (отн. %): кварц - 2,9-3,3; полевые шпаты - 3,8-8,9; слюды - 5-20; хлорит - 15-26; группа смектита -2,5-3,0; иллит - 2,2-2,6; хлорит (ил) - 12-25; каолинит (ил) - 15-25. Все расчеты произведены на минеральную и бескарбонатную части фракций и почвы.

По минералогической концепции Горбунова [12] резервы К в почве подразделяются на непосредственный, ближний и потенциальный. К непосредственному резерву отнесен обменный К (по Масловой). Во вторую категорию по доступности растениям, ближний резерв, входит К, содержащийся в глинистых минералах. Он заключен в таких минералах как иллит и смектит (точнее, суммарно смектит и смешаннослойный иллит-смектит с высокой нормой смектитовых пакетов). Наименее доступный или потенциальный резерв К принадлежит грубодисперсным минералам размерности более 0,001 мм. К ним относятся слюды (биотит, мусковит) и калиевые полевые шпаты (ортоклаз, микроклин). По методике Горбунова расчет резервов К ведется по результатам химического анализа. Определяется валовое содержание К в почве, содержание его в илистой фракции и обменный К. Последний является непосредственным, К ила - ближним резервом. По разнице между суммой непосредственного и ближнего резервов и валовым К устанавливается его потенциальный резерв. Располагая данными по содержанию указанных минералов, нами резервы К рассчитаны напрямую по результатам минералогического анализа. В основе расчетов лежат данные по содержанию минералов и содержанию в них К согласно химическим формулам. Пример расчетов представлен в таблице 1.

При расчете резервов К по результатам минералогического анализа руководствовались выводами, приведенных выше исследований, согласно которым после обменного К (непосредственный резерв) наиболее доступным растениям является К, принадлежащий иллиту и иллит-смектиту фракции ила (в нашем случае иллиту и иллит-смектиту с высокой нормой смектитовых пакетов, ближний резерв). Наименее доступен К калиевых полевых шпатов и мусковита грубодисперсного материала (потенциальный резерв). В таблице 1 представлен элементный состав верхнего горизонта серой лесной почвы разреза 4м, рассчитанный по его минералогическому составу и выраженный в оксидах. Аналогичным способом рассчитаны резервы К во всех исследуемых почв.

Таблица 1 Элементный состав серой лесной почвы (разрез 4м , горизонт Ad, глубина 0-9 см) по данным минералогического анализа (весовой процент)

Результаты исследований и их обсуждение. Расчетные данные по резервам К в форме К2О в исследуемых почвах представлены в таблицах 2 и 3. Непосредственный резерв в серых лесных почвах в 1,5-2 раза меньше (7-30 мг/100 г), чем в лесных черноземах (16-74 мг/100 г), что можно объяснить менее активным оборотом биогенного К, но с глубиной он также, как и в лесных черноземах, снижается, но в более резкой форме. Минимальные его показатели во всех 3-х разрезах принадлежат горизонту BЕ, но корреляции этого явления с другими показателями (рН, другими резервами К) не прослеживается.

Ближний резерв, заключенный в глинистых минералах (иллит, иллит-смектит, смектит), в серых лесных почвах составляет 620-1069 мг/100 г или 28-41% от общего резерва, что приближается к значениям (28-51%) в ксерофитно-лесных черноземах. Причина такой близости значений объясняется близким их гранулометрическим составом, а значит и примерно тем же содержанием глинистых минералов. В распределении ближнего резерва К в серых лесных почвах прослеживается определенная закономерность. Наиболее высокие показатели по нему отмечаются в дерновом горизонте и в горизонте BЕ. В дерновом горизонте это связано, вероятнее всего, с более интенсивным поступлением туда иллита в результате физической диспергации обломочных слюд, а также новообразования иллитоподобных структур по высокозарядному смектиту при фиксации биоциклического К [13]. В горизонте BЕ можно объяснить накоплением там иллита и иллит-смектита в результате их лессиважа, что отмечалось в предыдущих сообщениях. Поведение ближнего резерва К в ксерофитно-лесных черноземах иное: его количество последовательно нарастает к верхним горизонтам и более энергично, чем в серых лесных почвах, достигая в этих горизонтах высоких величин. Причина такого явления, прежде всего, в более активном в них новообразовании иллитоподобных структур в результате фиксации биогенного К [4, 13] высокозарядным смектитом, характерным вообще для черноземов [4]. Но также, несомненно влияние поступления в илистую фракцию в основном слюдистого материала из грубой части почвы в результате физической диспергации.

Таблица 2 Резервы калия (К2О) в серых лесных почвах по данным минералогического анализа (мг/100 г)

Потенциальный резерв К в серых лесных почвах заключен в калиевых полевых шпатах и слюдах. Его размер в исследуемых почвах находится в пределах 1228- 2075 мг/100 г и в 1,5-2,5 раза превышает ближний резерв. Он значительно выше такового в ксерофитно-лесных черноземах (1123-1733 мг/100 г), в чем большую роль сыграло высокое содержание слюд в инородном, как указывалось, слое в средней части всех профилей серых лесных почв, особенно почв на плиоценовых глинах. Вместе с тем, как отмечено ранее в сообщении по балансовым расчетам, нельзя исключать, что высокие показатели по потенциальному резерву К в этой части профилей могут быть обязаны также лессиважу тонкого слюдистого материала. В связи с многофакторным влиянием на потенциальный резерв К характер распределения его по профилю в серых лесных почвах не однотипный. Распределение потенциального резерва К по профилю ксерофитно-лесных черноземов более определенное, выявлению чего способствует изначальная относительно более высокая степень однородности пород. Его содержание, как правило, уменьшается к верхним горизонтам, указывая на то, что в этих горизонтах потенциальный резерв расходуется на пополнение ближнего резерва в результате прежде всего физической диспергации.

лесной почва молдова

Таблица 3 Резервы калия (К2О) в ксерофитно-лесных черноземах по данным минералогического анализа (мг/100 г)

Общий резерв К в исследуемых серых лесных почвах складывается из поведения выше описанных резервов, находится в пределах 1999-2968 мг/100 г почвы и определяется, как видно из предыдущего анализа, главным образом динамикой гранулометрического и, соответственно, минералогического составов почв по профилю, т.е. геологическим и почвенно-генетическим факторами. Он в максимальных своих проявлениях в связи со слюдистыми аномалиями в этих почвах заметно выше по размеру общего резерва К в ксерофитно-лесных черноземах (2214-2474, табл. 3). В распределении его по профилю ясно выраженной закономерности не наблюдается, но можно заметить, что более высокие показатели чаще принадлежат средней или верхней части профиля. В этом прослеживается совместное влияние распределения по профилю ближнего резерва К и слюдистых аномалий.

ВЫВОДЫ

Сравнительное исследование природных резервов калия в серых лесных почвах и ксерофитно-лесных черноземах показало, что общий резерв в первых весьма высок (1999-2968 мг/100 г почвы) и превышает таковой в лесных черноземах (2214-2474 мг/100 г почвы). Причина в потенциальном резерве и в аномально высоком содержании слюд, сопровождаемом проявлениями неоднородности почвообразующих пород. Непосредственный резерв калия в серых лесных почвах в 1,5-2 раза ниже (7-30 мг/100 г), а ближний резерв (620-1069 мг/100 г) соизмерим с таковым в ксерофитно-лесных черноземах. Характер распределения резервов К по профилю в серых лесных почвах определяется влиянием нескольких факторов, среди которых следует назвать процессы выветривания, динамику биоциклического К, наличие лессиважа в сочетании с проявлениями неоднородности пород, т.е. факторов почвенно-генетической и геологической природы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Patterns in K dynamics in forest ecosystems / C.E. Tripler [et al.] // Ecology Letters. - 2006. - Vol. 9. - P. 451-466.

2. Дурынина, Е.П. Агрохимический анализ почв, растений, удобрений /Е.П. Дурынина, В.С. Егоров. - М.: Изд-во МГУ, 1998. - 113 с.

3. Практикум по агрохимии / под ред. В.Г. Минеева. - М.: Изд-во МГУ, 2001. - 689 с.

4. Алексеев, В.Е. Минералогия почвообразования в степной и лесостепной зонах Молдовы: диагностика, параметры, факторы, процессы / В.Е. Алексеев. - Кишинев, 1999. - 241 с.

5. 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.

6. Алексеев, В.Е. Методика супердисперсного фракционирования почв и пород при их минералогическом анализе / В.Е. Алексеев, К.Г. Арапу, А.H. Бургеля // Почвоведение. - 1996. - № 7. - С. 873-878.

7. Рентгенография основных типов породообразующих минералов / редкол.: В.С. Власов [и др.]. - Л.: Hедра, 1983. - 359 с.

8. Рентгеновские методы изучения и структура глинистых минералов / под ред. Г. Брауна. - М.: Мир, 1965. - 599 с.

9. Алексеев, В.Е. Способ количественного определения первичных минералов в почвах и породах методом рентгеновской дифрактометрии / В.Е. Алексеев // Почвоведение. - 1994. - № 1. - С. 104-109.

10. Глинистые минералы в лесных почвах Молдавии / В.Е. Алексеев [и др.] // Генезис и рациональное использование почв Молдавии. - Кишинев: Штиинца, 1977. - С. 23-41.

11. Алексеев, В.Е. Способ оценки минералогического состояния сили катной части черноземов / В.Е. Алексеев // Почвоведение. - 2012. - № 2. - С. 189-199.

12. Горбунов, Н.И. Минералогия и физическая химия почв / Н.И. Горбунов. - М.: Наука, 1978. - 294 с.

13. Barre, P. Dynamic role of «illite-like» clay minerals in temperate soils: facts and hypothesis / P. Barre // Biogeochemistry. - 2007. - Vol. 82. - P. 77-88.

Размещено на Allbest.ru