Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний науковий центр

«Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені О.Н. Соколовського»

УДК 631.445.3:631.82

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

Антропогенно-генетична обумовленість формування фосфатного режиму буроземів Карпатської гірської провінції

03.00.18 - ґрунтознавство

Цвик Тетяна Іванівна

Харків - 2009

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі ґрунтознавства та землевпорядкування Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича, Міністерство освіти і науки України.

Науковий керівник:

доктор сільськогосподарських наук, професор Назаренко Іван Іванович, Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, професор кафедри ґрунтознавства та землевпорядкування кандидат сільськогосподарських наук, доцент;

Смага Іван Степанович, Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, доцент кафедри ґрунтознавства та землевпорядкування.

Офіційні опоненти:

доктор сільськогосподарських наук, професор Канівець Віктор Іванович, Чернігівський державний інститут економіки і управління, завідувач кафедри аграрних технологій;

доктор біологічних наук, професор Топольний Федір Пилипович, Кіровоградський національний технічний університет, професор кафедри загального землеробства.

Захист відбудеться “6” жовтня 2009 року о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.354.01 у Національному науковому центрі “Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені О.Н. Соколовського” за адресою: 61024, м. Харків, вул. Чайковського, 4

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного наукового центру “Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені О.Н. Соколовського” за адресою: 61024, м. Харків, вул. Чайковського, 4

Автореферат розісланий “5” вересня 2009 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради О.Ф. Павленко.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Прояв закону вертикальної поясності, неоднорідність літологічних, гідрологічних і геоморфологічних чинників призвели до формування в межах Карпатської гірської провінції ґрунтів з різними генетичними особливостями. У лісовому та гірсько-лучному поясах переважають кислі буроземи та дерново-буроземні ґрунти, а для передгірських рівнин характерні кислі оглеєні підзолисто-буроземні та бурувато-підзолисті ґрунти (В.І. Канівець, 1980, 1987, 1991; Ф.П. Топольний 1976, 1990, 1991; С.П. Позняк, 2005; І.І. Назаренко, 1981). Особливо гостро у буроземах Карпат постає проблема оптимізації фосфатного стану, оскільки фосфор - один з основних елементів живлення рослин і фактор, що визначає якість ґрунту та рівень його родючості. Залежність показників фосфатного режиму, особливо склад мінеральних фосфатів, від особливостей материнської породи, ступеня її вивітреності, запасів органічної речовини, характеру ґрунтотворного процесу, властивостей, що визначають кислотно-основний стан ґрунту, дають підстави вважати їх характерними ознаками кожного ґрунтового типу (Б.С. Носко, 1990). Специфіка еколого-генетичних умов території спричинила низьку забезпеченість ґрунтів рухомим фосфором за відносно високого його валового вмісту, що знижує урожайність сільськогосподарських культур і продуктивність біоценозів. Тому важливо встановити вплив ґрунтових властивостей на формування вмісту груп і форм мінеральних фосфатів, їх рухомість і здатність переходити в розчин, а також на термодинамічні показники фосфатного режиму ґрунтів буроземного типу з різними генетичними особливостями. Для агроекологічного моніторингу та розробки заходів підвищення родючості важливо також з'ясувати закономірності формування фосфатного режиму ґрунтів під впливом осушувальної та хімічної меліорацій, а також способу їх використання.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами темами. Дисертація є частиною планової роботи і виконувалася в межах наукової теми кафедри ґрунтознавства та землевпорядкування Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича «Установити еколого-генетичні, біогеохімічні та економічні принципи управління продуктивністю і діагностики ґрунтів Передкарпаття та прилеглих територій», 2005-2010 рр., (№ДР 0106U004801).

Мета і завдання дослідження. Мета дисертаційної роботи полягає у встановленні параметрів фосфатного режиму ґрунтів буроземного типу Карпатської гірської провінції залежно від їх генетичних особливостей, типу фітоценозів, можливих умов ґрунтоутворення та факторів антропогенезу. Для досягнення мети були визначені такі завдання досліджень:

1) вивчити морфологічну будову профілю й основні фізико-хімічні властивості ґрунтів буроземного типу природних лісових і антропогенно-трансформованих біогеоценозів Карпатської гірської провінції;

2) визначити параметри показників фосфатного режиму ґрунтів під покривом лісу та залучених до екстенсивного сінокісно-пасовищного використання;

3) з'ясувати особливості формування фосфатного режиму бурувато-підзолистого оглеєного ґрунту за різних умов зволоження та виду рослинного опаду;

4) виявити вплив осушувальної меліорації на фракційний склад мінеральних фосфатів бурувато-підзолистого оглеєного ґрунту трав'янистого фітоценозу;

5) простежити закономірності формування та часову динаміку показників фосфатного режиму бурувато-підзолистого оглеєного ґрунту при застосуванні хіммеліорантів;

6) дослідити трансформацію фосфатного режиму ґрунтів буроземного типу з різними генетичними особливостями в результаті впливу роздільного та сумісного застосування вапна й фосфоритного борошна;

7) визначити тісноту кореляційних зв'язків показників фосфатного режиму та фізико-хімічних властивостей ґрунтів за різних еколого-генетичних і антропогенних умов;

Об'єкт дослідження - фосфатний режим ґрунтів природних і антропогенно-трансформованих біогеоценозів Карпатської гірської провінції.

Предмет дослідження - антропогенні та еколого-генетичні чинники, ґрунтові процеси та властивості, що визначають формування фосфатного режиму ґрунтів.

Методи дослідження. Вивчення фосфатного режиму ґрунтів проводили з використанням профільно-генетичного, порівняльно-географічного, лабораторно-аналітичного, математико-статистичного методів.

Наукова новизна одержаних результатів.

· встановлено особливості формування показників фосфатного режиму, зокрема фракційний склад мінеральних фосфатів у межах профілю ґрунтів буроземного типу залежно від їх генетичних особливостей під лісовими та трав'янистими фітоценозами;

· встановлено трансформацію груп і форм мінеральних фосфатів бурувато-підзолистого оглеєного ґрунту під впливом осушення та часову динаміку показників фосфатного режиму після здійснення хімічної меліорації;

· визначено об'єктивні критерії для агроекологічного моніторингу ґрунтів буроземного типу на основі показників фосфатного режиму;

· оцінено тісноту кореляційних зв'язків показників фосфатного режиму та фізико-хімічних властивостей за функціонування ґрунтів у природних біоценозах за умов різних режимів зволоження й видів рослинного опаду та після взаємодії з хіммеліорантами.

Практичне значення одержаних результатів. На основі одержаних результатів запропоновано показники для агроекологічного моніторингу ґрунтів буроземного типу, що залучені до екстенсивного сінокісно-пасовищного використання, а також поліпшені хіммеліорантами. Результати досліджень знайдуть застосування в практиці вибору шляхів поліпшення фосфатного режиму ґрунтів буроземного типу з різними генетичними особливостями. Наукові розробки з питань формування фосфатного стану ґрунтів під впливом хіммеліорантів рекомендуємо запровадити при викладанні дисциплін «Хімія ґрунтів», «Агрохімія» та «Загальне ґрунтознавство» за напрямом «Агрономія», а також «Ґрунтознавство» за напрямом «Біологія» .

Особистий внесок здобувача. Автором визначено мету й завдання досліджень, обґрунтовано основні положення дисертаційної роботи, заплановано й проведено польові та лабораторні експерименти, здійснено статистичну обробку, проаналізовано й узагальнено отримані результати, зроблено та сформульовано висновки.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційних досліджень доповідались на VII з'їзді ґрунтознавців та агрохіміків України (Київ, 2006), на міжнародних науково-практичних конференціях «Біологічні науки і проблеми рослинництва» (Умань, 22-24 червня 2003 р.), «Молодь у вирішенні регіональних та транскордонних проблем екологічної безпеки» (Чернівці, 5-6 травня 2006 р.), «Сучасні проблеми і тенденції розвитку ґрунтознавства» (Чернівці, 27-28травня 2005 р.), «Молодь і досягнення науки у вирішенні проблем сучасності» (Чернівці, 28-29 жовтня 2005 р.), «Екологія: проблеми адаптивно-ландшафтного землеробства» (Івано-Франківськ, 20-22 червня 2006 р.), «Сучасний стан ґрунтового покриву України та шляхи забезпечення його сталого розвитку на початку 21 - го століття» (Харків, 17-19 травня, 2006 р.), «Проблеми класифікації та діагностики ґрунтів» (Чернівці, 25-28 вересня 2008 р.).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 14 наукових праць, з них 6 статей у виданнях, визнаних ВАК України як фахові.

Структура й обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку літератури з 299 джерел, рекомендацій виробництву, 21 додатка. Повний обсяг дисертації 205 сторінок, у т.ч. 24 таблиці, 27 рисунків.

Основний зміст роботи

Еколого-генетичні умови формування та показники фосфатного режиму кислих профільно - диференційованих грунтів

За літературними джерелами проведено аналіз генетичних особливостей та чинників формування фосфатного режиму текстурно-диференційованих та елювіально-ілювіально диференційованих ґрунтів. Висвітлено основні методи дослідження та шляхи оптимізації фосфатного режиму зазначених ґрунтів.

Умови та методика проведення досліджень. Наведено загальну фізико-географічну характеристику Карпатської гірської провінції (геологія, геоморфологія, гідрологія, клімат, рослинний покрив і ґрунтоутворюючі породи). буроземний карпатський біогеоценоз

Методика досліджень. На досліджуваній території вибрана група репрезентативних ключових ділянок, у межах яких закладено ґрунтові розрізи (Чернівецька область, Путильський район, Шурдинський Перевал - розріз 1; Вижницький район, с. Долішній Шепіт - розріз 2; Сторожинецький район, смт. Красноїльск - розрізи 3, 4; м.Сторожинець - розрізи 5, 6; Вижницький район, с. Іспас - розрізи 7, 8, 9). При закладці розрізів на ключовій ділянці максимально дотримувалися принципу однотипності умов ґрунтоутворення (рельєф, материнська порода). Розрізи закладалися під покривом лісу та на різних сільськогосподарських угіддях залежно від завдань досліджень. Описані та використані ґрунти буроземного типу з різними генетичними особливостями та під різними фітоценозами: бурий гірсько-лісовий оглеєний важкосуглинковий на елювіальному суглинку (ліс хвойний, розріз 1), бурий гірсько-лучний оглеєний середньосуглинковий на елювіальному суглинку (сіножать, розріз 2), бурувато-підзолистий оглеєний на стародавньому елювії (ліс мішаний, розріз 3), підзолисто - буроземний глибинно-глеюватий на елювіальному суглинку (пасовище не окультурене, розріз 4), бурувато-підзолистий оглеєний важкосуглинковий, високоокультурений на елювіально-делювіальному суглинку (рілля, розріз 5), бурувато-підзолистий глибинно-глеюватий середньосуглинковий на елювіально-делювіальному суглинку (ліс мішаний, розріз 6), бурувато-підзолистий оглеєний на елювіально-делювіальному суглинку (ліс широколистяний, розріз 7), бурувато-підзолистий оглеєний на елювіально-делювіальному суглинку (пасовище неосушене, розріз 8), бурувато-підзолистий оглеєний на елювіально-делювіальному суглинку (сінокіс осушений, розріз 9).

Із закладених розрізів проведено відбір зразків ґрунту за генетичними горизонтами в 3-разовій повторності.

Модельний дослід 1. Для встановлення впливу умов зволоження та різних видів рослинного опаду на фосфатний режим бурувато-підзолистого оглеєного ґрунту відібрані в польових умовах зразки із профілю бурувато-підзолистого оглеєного ґрунту під лісом погоризонтно, із дотриманням відповідного співвідношення за потужністю горизонтів поміщались у пластикові банки з відрізаним днищем, які розміщувалися звуженим кінцем донизу. Для поліпшення дренажу материнська порода була підстелена галькою (гравієм). У таких ґрунтових колонках були створені та підтримувалися різні умови зволоження та види рослинного опаду. Повторність досліду 2-разова, а тривалість експозиції 1 та 2 роки.

Моделювання можливих умов ґрунтоутворення:

1) варіант 1 - промивний режим зволоження й опад широколистяних порід (умови сприятливі для розвитку буроземоутворення). Поверхню ґрунту вкривали дубово-грабовою підстилкою в кількості 30% від об'єму колонки. Щомісяця проводили одноразове наскрізне промивання ґрунту дистильованою водою.

У міжпромивний період вологість ґрунту підтримували на рівні 60-70% від повної вологоємності (ПВ) за розрахунковою масою колонки з ґрунтом.

2) варіант 2 - промивний режим зволоження й опад хвойних порід (умови сприятливі для розвитку опідзолення). Поверхня накривалася подрібненим опадом із хвої (30 %). Наскрізне промивання ґрунту в колонці проводили дистильованою водою до виходу 50-100 мл її з дренажу впродовж 2-3 днів один раз на місяць. Воду доливали поступово, щоб уникнути переміщення мулистих частинок ґрунту (лесиважу). Протягом міжпромивних періодів вологість ґрунту підтримували в межах 60-70% від повної вологоємності.

3) варіант 3 - водозастійний режим зволоження з добавленням глюкози (умови сприятливі для розвитку оглеєння). Протягом усього періоду експозиції вологість ґрунту в колонках підтримувалася на рівні ПВ шляхом заливання їх дистильованою водою до рівня поверхні ґрунту за умов відсутності її стоку. Один раз на місяць до ґрунту доливали 2%-го розчину глюкози, що виступав енергетичним матеріалом для анаеробних мікроорганізмів.

4) варіант 4 - контрастний режим зволоження з добавленням глюкози (умови сприятливі для розвитку глеє-елювіювання). Протягом періоду дослідження створювали контрастні умови зволоження: два тижні вологість ґрунту підтримували на рівні ПВ, а наступні два тижні створювали умови для суцільного промивання ґрунту аналогічно до варіанта 2. Один раз на 2 місяці до ґрунту доливали по 20 мл 2-%-го розчину глюкози.

5) варіант 5 - оптимальні умови зволоження та трав'яниста рослинна маса (умови сприятливі для розвитку дернового ґрунтоутворюючого процесу). Ґрунт ретельно покривався дрібно нарізаною масою рослин з родини Тонконогові. Вологість ґрунту постійно підтримували в межах 60-70% від ПВ за розрахунковою масою колонки з ґрунтом.

Модельний дослід 2. Для встановлення сумісного впливу хімічних меліорантів на трансформацію та часову динаміку показників фосфатного режиму бурувато-підзолистого ґрунту використовували зразки ґрунту з гумусово-елювійованого горизонту пасовища неосушеного та сінокосу осушеного. Схема досліду:

1) варіант 1 (В 1) контроль (ґрунт без кальцієвмісних сполук);

2) варіант 2 (В 2) (3 норми вапна, розраховані за гідролітичною кислотністю);

3) варіант 3 (В 3) (3 норми фосфоритного борошна розраховані на зв'язування рухомого алюмінію);

4) варіант 4 (В 4) (1,5 норми вапна + 1,5 норми фосфоритного борошна).

Ґрунт (2 кг) перемішували з розрахованими наважками хіммеліорантів і заповнювали ним пластикові пляшки з відрізаним днищем, які розміщували звуженим кінцем до низу (ґрунтові колонки). Вологість ґрунту в ґрунтових колонках постійно підтримували на рівні 60-70% від ПВ. Тривалість досліду 2 роки. Повторність досліду 2-разова. Відбір зразків ґрунту здійснювали через 1 та 2 роки від часу закладання досліду.

Модельний дослід 3. Вплив хімічних меліорантів і способів їх внесення на показники фосфатного режиму ґрунтів буроземного типу з різними генетичними особливостями (бурий гірсько-лучний оглеєний середньосуглинковий на елювіальному суглинку (сіножать), підзолисто-буроземний глибинно глеюватий (пасовище), бурувато-підзолистий оглеєний важкосуглинковий, (рілля)) вивчено в лабораторному досліді, закладеному зі зразками з гумусово-елювіального горизонту. Схема досліду:

1) варіант 1 (В 1) контроль (без хіммеліорантів);

2) варіант 2 (В 2) (вапно - 1 норма, розрахована за гідролітичною кислотністю);

3) варіант 3 (В 3) (фосфоритне борошно - 1 норма, розрахована на зв'язування рухомого алюмінію);

4) варіант 4 (В 4) ( вапно - 0,5 норми + фосфоритне борошно 0,5 норми);

5) варіант 5 (В 5) (вапно - 0,5 норми + фосфоритне борошно 0,5 норми, внесене через 6 місяців після вапнування).

Умови закладання аналогічні до модельного досліду 2. Повторність досліду 2- разова. Тривалість взаємодії ґрунту з хіммеліорантами 1 рік.

У відібраних і підготовлених до аналізу зразках ґрунтів природних і антропогенних фітоценозів і після лабораторного моделювання визначали показники фізико-хімічних властивостей та фосфатного режиму за регламентованими ГОСТ і ДСТУ методиками: вміст гумусу за Тюріним у модифікації Симакова; pН водний; pН сольовий; гідролітична кислотність за методом Каппена; обмінна кислотність і обмінний алюміній за Соколовим; рухомий алюміній за Крупським; сума ввібраних основ за Каппеном-Гільковицем; вміст рухомого фосфору за методом Кірсанова в модифікації ЦІНАО для кислих безкарбонатних ґрунтів; ступінь рухомості фосфатів за Скофілдом, Карпинським і Замятіною; потенційну буферну здатність по відношенню до фосфору розрахунково та за Беккетом; фосфатний потенціал за методикою для слабокислих, нейтральних, некарбонатних і карбонатних ґрунтів; фракційний склад фосфатів за методом Чанга-Джексона; проведено кореляційний аналіз між показниками фізико-хімічних властивостей та фосфатного режиму ґрунтів, а також статистичний обробіток експериментальних даних за методиками, описаними Б.А. Доспєховим.

Формування фосфатного режиму буроземів залежно від генетичної природи, типу фітоценозів і можливих умов грунтоутворення

Генетичні особливості ґрунтів та різні фітоценози

Параметри показників кислотно-основного стану. Ґрунтам буроземного типу, незалежно від генетичних особливостей, притаманні високі параметри гідролітичної та обмінної кислотностей.

Для бурого лісового та бурувато-підзолистого ґрунту характерне поступове зниження величин цих показників з глибиною, а також близькі їх параметри (5,21-1,67 та 5,43-1,08 - для обмінної кислотності (ОК) і 7,61-1,36 та 6,15-2,63 мг-екв/100 г ґрунту для гідролітичної кислотності (ГК або Нr) відповідно). Проте для бурувато-підзолистого ґрунту в ілювіальних горизонтах і материнській породі зафіксоване переважання обмінного водню над обмінним алюмінієм, які формують обмінну кислотність. Інших відмінностей не спостерігається.

Отже, за показниками кислотно-основного стану робимо висновок про близькі еколого-генетичні умови їх формування, які виражають загальну спрямованість ґрунтотворного процесу в Карпатській гірській провінції та визначають формування фосфатного режиму ґрунтів.

Групи та форми фосфатів. Проявляються певні відмінності фракційного складу мінеральних фосфатів у ґрунтах буроземного типу залежно від генетичних особливостей (табл. 1). Найнижчі величини вмісту суми фракцій мінеральних фосфатів притаманні бурувато-підзолистому глибинно-глеюватому ґрунту та бурому гірсько-лучному, а найвищі - буроземно-підзолистому та бурому гірсько-лісовому. Це може бути зумовлене хімічним складом материнської породи. Спостерігаються однакові закономірності профільного розподілу окремих фракцій мінеральних фосфатів незалежно від генетичних особливостей ґрунту.

Таблиця 1 Фракційний склад мінеральних фосфатів ґрунтів буроземного типу

Спостерігається в більшості випадків чітка приуроченість вищого вмісту суми фракцій мінеральних фосфатів до материнської породи, що пов'язано з інтенсивним її оглиненням. В окремих розрізах бурувато-підзолистого ґрунту вищий вміст мінеральних фосфатів приурочений до верхніх генетичних горизонтів. Фосфати заліза в кілька разів переважають над фосфатами алюмінію, що зумовлено специфікою ґрунтоутворення, а також вищою здатністю гідроокисів заліза зв'язувати рухомі фосфати. В деяких генетичних горизонтах, особливо в нижній частині профілю, фосфати кальцію переважають над фосфатами алюмінію.

Не спостерігається відмінностей між бурим лісовим і бурувато-підзолистим ґрунтами за вмістом найменш чисельної фракції пухкозв'язаних фосфатів (вміст їх не перевищує 3-4 мг/100 г ґрунту). В бурому лісовому ґрунті вищий вміст алюмофосфатів зафіксовано в материнській породі. Вниз по профілю цього ґрунту зростає вміст фосфатів заліза (до 50 мг/100 г ґрунту) та фосфатів кальцію порівняно з верхніми горизонтами. Це зумовлене, на нашу думку, сильнішим промиванням ґрунту водами атмосферних опадів, інтенсивнішою міграцією кальцію та взаємодією його з фосфатами в нижній частині профілю.

Отже, за формування аналогічного фракційного складу мінеральних фосфатів у ґрунтах буроземного типу з різними генетичними особливостями природних і антропогенно-трансформованих біогеоценозів виявляються кількісні відмінності за вмістом окремих фракцій.

Установлено, що вміст рухомого фосфору у буроземах зростає при пасовищному способі використання ґрунту. Інша особливість - у підвищенні його вмісту з глибиною. В бурувато-підзолистому ґрунті найвищий вміст рухомого фосфору у верхніх горизонтах (16-20 мг/кг ґрунту) виявлено під пологом мішаного лісу. В ґрунті хвойного лісу та ріллі вміст рухомого фосфору нижчий, а в окремих випадках простежується його підвищення з глибиною. Аналогічні закономірності та близькі параметри вмісту характерні й для підзолисто-буроземного ґрунту.

Отже, ґрунти буроземного типу характеризуються низькою забезпеченістю рухомим фосфором та близьким характером його профільного розподілу.

Для елювіально-ілювіально диференційованих ґрунтів Передкарпаття (бурувато-підзолистих і підзолисто-буроземних) в окремих випадках характерні досить високі показники концентрації фосфатів у витяжці 0,03н розчину К₂SO₄ (0,19-0,13) i незначні у витяжці 0,01М розчину СаСl₂ (0,03-0,02 мг/л). У верхніх генетичних горизонтах вміст фосфатів, що переходять у витяжку 0,01М розчину СаСl₂ нижчий, ніж у витяжку 0,03н розчину К₂SO₄. У буроземах, незалежно від способу використання ґрунту, зазначені показники рухомості фосфатів майже однакові.

Відношення кількості фосфатів, що переходять у витяжку 0,2н розчину НСl, до кількості їх, що вилучається з ґрунту витяжкою 0,01М розчину СаСl₂, досить висока в нижній частині профілю підзолисто-буроземного та верхній бурувато-підзолистого ґрунту під широколистяним лісом і бурого гірсько-лісового ґрунту. Це пов'язано з тим, що витяжкою 0,2н розчину НСl саме з нижніх оглеєних горизонтів вилучається вища кількість фосфатів.

Кореляційні зв'язки показників фосфатного та кислотно-основного стану. Проаналізовано залежність вмісту рухомого фосфору в ґрунтах буроземного типу від основних фізико-хімічних властивостей.

Зв'язки між окремими показниками фізико-хімічних властивостей: рН_КСІ і Нг (r = -0,92), СВО і СНО (r = 0,85), гумусом і СВО (r = 0,54), СВО і Нг (r = 0,59), рН_КСІ і СВО (r =0,51) мають близьку тісноту в бурувато-підзолистих ґрунтах та буроземах. Вони цілком логічні та закономірні, зважаючи на еколого-генетичні умови формування ґрунтів Карпатської гірської провінції.

Висока тіснота зв'язку між окремими показниками фізико-хімічних властивостей свідчить про близькість генетичної природи буроземів та бурувато-підзолистих ґрунтів.

Кореляційний зв'язок помітної тісноти виявлено між Р₂О₅ та СВО і СНО (R=0,41 і 0, 45), Р₂О₅ та гумусом і СВО (R=0,38 і 0,37для зазначених ґрунтів відповідно). Близькість кореляційних зв'язків між цими ж ознаками у бурих гірсько-лісових і гірсько-лучних ґрунтах свідчить про близькі умови формування показників фосфатного режиму ґрунтів Карпатської гірської провінції з різними генетичними особливостями.

У ґрунтах буроземного типу з різними генетичними особливостями проявляються кореляційні зв'язки близької тісноти між концентрацією фосфатів у слабосольових витяжках і показниками фізико-хімічних властивостей. Вищі множинні коефіцієнти кореляції в буроземах встановлені між концентрацією Р₂О₅ (СаСl₂) та сумою ввібраних основ і вмістом обмінного алюмінію і між Р₂О₅ (K₂SO₄) та обмінною кислотністю і гідролітичною кислотністю. У бурувато-підзолистому ґрунті висока тіснота зв'язку характерна для Р₂О₅ (K₂SO₄), суми ввібраних основ та вмісту обмінного алюмінію.

Формування термодинамічних показників фосфатного режиму ґрунтів буроземного типу менше, ніж вміст рухомих фосфатів залежить від фізико-хімічних властивостей. У бурувато-підзолистих ґрунтах і буроземах кореляційні зв'язки середньої тісноти зафіксовані тільки між ПБЗ^Р та ОК і ГК, ПБЗ^Р та СВО і Al³⁺ (коефіцієнти множинної кореляції складають 0,64; 0,64; 0,40 та 0,55 відповідно). Близькі величини коефіцієнтів кореляції характерні також для кореляційних зв'язків фосфатного потенціалу й фізико-хімічних властивостей в обох підтипах.

Умови зволоження та вид рослинного опаду

Групи та форми фосфатів. Створення можливих умов ґрунтоутворення, що включають 5 варіантів, у бурувато-підзолистому ґрунті не змінило основних рис фракційного складу мінеральних фосфатів. Після першого року моделювання виявлено тенденцію підвищення вмісту залізофосфатів у варіанті 1. Незалежно від варіанту досліду, переважали фосфати заліза й алюмінію.

Після річного моделювання виявлене суттєве підвищення вмісту рухомого фосфору за водозастійного та зниження його - за контрастного режиму зволоження. Після дворічної експозиції вищий вміст рухомого фосфору в ґрунті зафіксований у варіантах 1 та 3 (53 та 60 мг/ кг ґрунту відповідно), а найнижчий - при створенні контрастних умов зволоження. Аналогічні закономірності отримані й стосовно показників, що характеризують ступінь рухомості фосфатів. Зокрема, через 1 рік експозиції концентрація Р₂О₅ у витяжці 0,03н розчину К₂SO₄ була найвищою у варіантах з промивним і водозастійним режимами зволоження (0,1 - 0,151 і 0,045 - 0,18 мг/л відповідно).

Отже, в бурувато-підзолистому оглеєному ґрунті близькі параметри вмісту рухомих фосфатів виявлені за промивного (з менш кислим рослинним опадом) та водозастійного режимів зволоження.

Термодинамічні показники. Через 1 рік експозиції нижчі (більш сприятливі) значення фосфатного потенціалу (ФП) в ґрунті склалися за оптимальних умов зволоження (варіант 5) (6,65-6,78 у верхній товщі ґрунту). Дещо вищі показники отримано за контрастних умов (7,34-8,51 у верхній товщі ґрунту). Найнесприятливіші умови фосфатного живлення виявлено у варіантах промивного з кислим рослинним опадом і водозастійного режимів зволоження. Після дворічної експозиції відбулося нівелювання різниці у величині фосфатного потенціалу між різними варіантами досліду. Найнижчі його значення у верхній товщі ґрунту зафіксовані за промивного з нейтральним рослинним опадом (7,15-7,46) і контрастного (7,17-7,55) режимів зволоження. Близькі до зазначених закономірності встановлені й стосовно ПБЗ^р. Найвищі її значення були притаманні ґрунту у варіанті з оптимальним режимом зволоження. Після дворічної експозиції ЕГП найнижчі величини ПБЗ^р зафіксовано у варіантах 1, 3, 4. Отже, за оптимального режиму зволоження та надходження в ґрунт трав'янистого рослинного опаду формуються сприятливіші параметри термодинамічних показників фосфатного режиму бурувато-підзолистого оглеєного ґрунту.

Кореляційні зв'язки показників фосфатного та кислотно-основного стану. Залежність формування показників фосфатного стану від фізико-хімічних властивостей бурувато-підзолистого ґрунту за можливих умов ґрунтоутворення встановлювали за результатами кореляційного аналізу 3-х ознак (табл.2). Вміст Р₂О₅, що переходить у витяжку 0,2н розчину HCl тісно корелює з ОК і ГК у першому (R=0,86), п'ятому (R=0,79) та другому (R=0,77) варіантах. Також чітко проявляються залежності вмісту цієї форми фосфатів від СВО та ГК при всіх досліджуваних умовах ґрунтоутворення, за винятком контрастного режиму зволоження. Відзначимо також наявність кореляційного зв'язку між вмістом Р₂О₅ та рухомого і обмінного алюмінію у варіантах 1, 3 та 5, де створені умови ґрунтоутворення посилюють процеси кислотного гідролізу алюмосилікатів.

Таблиця 2 Множинні коефіцієнти кореляції між вмістом рухомого фосфору і показниками кислотно-основного стану ґрунту за можливих умов ґрунтоутворення

Найтісніша залежність між Р₂О₅ у витяжці 0,01 М СаСІ₂ і всіма парами досліджуваних показників виявлена у варіантах моделювання промивного (з кислим рослинним опадом), контрастного та водозастійного режимів зволоження. Значення множинних коефіцієнтів кореляції знаходяться в межах 0,71-0,89, 0,73-0,90 та 0,71-0,95 відповідно (табл. 3). За оптимального режиму зволоження, на відміну від промивного (з нейтральним рослинним опадом), концентрація P₂O_{5 CaCl2} тісно корелює з ОК і ГК (R=0,86), ОК і АІ(с) (0,87) та АІ(к) і АІ(с) (0,88). За зазначених умов формуються близькі параметри показників кислотно-основного стану та концентрації фосфатів у витяжці 0,01М розчину СаС1₂.

Таблиця 3 Множинні коефіцієнти кореляції між концентрацією Р₂О₅ у витяжці 0,01М розчину СаС1₂ і показниками кислотно-основного стану ґрунту за можливих умов ґрунтоутворення

Розвиток ґрунтоутворення за промивного (з нейтральним рослинним опадом) та водозастійного режимів зволоження призвели до формування чіткої залежності вмісту залізофосфатів від СОО і ГК. За перших умов вміст залізофосфатів найбільше залежить від вмісту рухомого й обмінного алюмінію (R=0,61), а також СОО і ГК (R=0,76), а за других концентрація залізофосфатів тісно корелює з ОК і ГК (R=0,86), а також СОО і ГК (R=0,92). Вища залежність накопичення залізофосфатів від показників кислотно-основного стану виявлена за умов промивного (з кислим рослинним опадом), а найслабшу кореляційну залежність вмісту цих фосфатів від показників кислотно-основного стану зафіксовано за оптимального режиму зволоження (табл.4).

Таблиця 4 Множинні коефіцієнти кореляції між показниками вмісту залізофосфатів і кислотно-основного стану ґрунту за можливих умов ґрунтоутворення

Отже, спільними особливостями промивного (незалежно від рослинного опаду) та водозастійного режимів зволоження є залежність формування вмісту залізофосфатів від СОО і ГК. Промивний режим зволоження на фоні кислого опаду посилює залежність концентрації алюмофосфатів від показників кислотності ґрунту (R=0,74-0,76). Близькі залежності виявлено й за контрастного та, в окремих випадках, й водозастійного режимів зволоження. Отже, за умов сприятливих для розвитку процесів елювіальної деградації ґрунту посилюється залежність вмісту алюмофосфатів від показників кислотно-основного стану ґрунту. Варіанти 1 та 5 модельованих умов ґрунтоутворення вирізняє наявність тісного зв'язку між вмістом кальцій-фосфатів і усіма досліджуваними парами показників (R=0,75 - 0,98 і 0,71- 0,99 відповідно).

Отже, проявляються відмінності в залежності вмісту фракцій мінеральних фосфатів від показників кислотно-основного стану бурувато-підзолистого ґрунту за умов, сприятливих для проходження акумулятивних процесів (буроземний, дерновий) та процесів елювіальної деградації (опідзолення, оглеєння, глеє-елювіювання ).

Трансформація показників фосфатного режиму грунтів під впливом осушувальної та хімічної меліорацій

Підтипи буроземів

Параметри показників фосфатного режиму. У різних підтипах буроземів під впливом вапнування відбулося підвищення вмісту рухомого фосфору майже вдвічі (табл. 5). Внесення фосфоритного борошна підвищило вміст рухомого фосфору в ґрунтах у 7-20 разів. Найвищі величини зафіксовані в бурувато-підзолистому та підзолисто-буроземному ґрунті. У бурувато-підзолистому ґрунті концентрація фосфатів у витяжці 0,03н розчину К₂SO₄ виявилася вищою у варіанті з вапнуванням, в підзолисто-буроземному - з фосфоритуванням, а в бурому гірсько-лучному - майже однаковою при внесенні цих двох типів кальцієвмісних сполук.

Зниження величини ФП у всіх ґрунтах відбулося при внесенні вапна. У підзолисто-буроземному та бурувато-підзолистому ґрунтах при вапнуванні виявлене зростання потенційної буферної здатності ґрунту по відношенню до фосфору.

В бурому гірсько-лучному ґрунті незначне підвищення цього показника відбулося як внаслідок вапнування, так і фосфоритування.

Отже, в бурувато-підзолистому та підзолисто-буроземному ґрунтах виявлено підвищення вмісту рухомих фосфатів при вапнуванні та фосфоритуванні, та поліпшення термодинамічних показників фосфатного режиму при вапнуванні.

У випадку одночасного сумісного внесення вапна і фосфоритного борошна отримано вищі показники рухомості фосфатів, ніж при внесенні фосфоритного борошна через 6 місяців після вапнування. Попередня нейтралізація ґрунтової кислотності вапнуванням не забезпечує поліпшення фосфатного режиму ґрунту при наступному внесенні фосфоритного борошна.

У варіанті з одночасним внесенням вапна і фосфоритного борошна на буроземі та бурувато-підзолистому ґрунті підвищувалася концентрація Р₂О₅ у витяжці 0,03н розчину К₂SО₄. На підзолисто-буроземному ґрунті вищий показник отримано при внесенні фосфоритного борошна через 6 місяців після вапнування (0,90 мг Р₂О₅/л). Вищу концентрацію Р₂О₅ у витяжці 0,01М розчину СаС1₂ забезпечило одночасне внесення хіммеліорантів (за винятком бурувато-підзолистого ґрунту).

Формуванню найвищих значень ПБЗ^р на опідзолених підтипах бурозему сприяло фосфоритування через 6 місяців після внесення вапна. Зважаючи на підвищення її величини, у варіанті з вапнуванням, доцільно стверджувати про вирішальну роль вапнування у підвищенні буферної здатності ґрунту по відношенню до фосфору. Отже, відмінності у формуванні окремих параметрів показників фосфатного режиму ґрунтів визначається їхніми еколого-генетичними особливостями.

Таблиця 5 Вплив хіммеліорантів на показники забезпеченості ґрунтів рухомими фосфатами

Бурувато-підзолисті осушені та неосушені ґрунти

Групи та форми фосфатів і фосфатний потенціал. Осушення бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів призводить до збільшення з глибиною вмісту фракцій пухкозв'язаних фосфатів. Збільшення вмісту фосфатів алюмінію та заліза у верхній елювійованій частині профілю є характерним наслідком посиленого розвитку опідзолення при осушенні та вивільнення рухомих півтораокисів. Різке підвищення з глибиною вмісту кальційфосфатів у ґрунті осушеного пасовища обумовлюється посиленням міграції обмінного кальцію за умов осушення ґрунту.

Отже, відмінності фракційного складу мінеральних фосфатів осушеного бурувато-підзолистого оглеєного ґрунту та неосушеного його аналога зумовлені, в основному, сповільненням процесів глеєутворення та посиленням опідзолення й буроземоутворення при дії дренажу.

Через 1 рік після вапнування (В2) виявлене підвищення вмісту рухомого фосфору в бурувато-підзолистому ґрунті кожного з досліджуваних угідь порівняно з контролем (В1). Через 2 роки взаємодії ґрунту й вапна у витяжку 0,2 н розчину HCl переходило вже в 2 рази більше фосфатів, очевидно, за рахунок переважного утворення фосфатів кальцію.

Через 1 рік після внесення фосфоритного борошна вміст рухомого фосфору підвищився на 8 мг/кг ґрунту (В3), як у ґрунті пасовища неосушеного, так і сінокосу осушеного. В цьому варіанті виявлене зростання вмісту рухомого фосфору й через 2 роки. У варіанті з сумісним внесенням вапна і фосфоритного борошна (В4) через 1 рік отримано вміст рухомого фосфору на такому ж рівні, що й при фосфоритуванні, а через 2 роки він виявився нижчим. Підвищення концентрації Р₂О₅ у витяжці 0,03н розчину K₂SO₄ у ґрунті пасовища неосушеного виявлено при сумісному внесенні вапна і фосфоритного борошна, а в ґрунті сінокосу осушеного - при вапнуванні (В2). Після 2-х років взаємодії відбулося значне зниження концентрації фосфатів у вказаній витяжці. Найвищою вона залишилася у варіанті з фосфоритуванням (В3) (пасовище неосушене) та сумісним внесенням вапна і фосфоритного борошна (В4) (сінокіс осушений).

Найвищу концентрацію фосфатів у витяжці 0,01М розчину CaCl₂ у ґрунті пасовища неосушеного через 1 рік забезпечили фосфоритування (В3) та сумісне внесення вапна і фосфоритного борошна (В4), а в ґрунті сінокосу осушеного - вапнування та фосфоритування.

Через 2 роки взаємодії ґрунту з хіммеліорантами зафіксовано зниження концентрації Р₂О₅ у витяжці 0,01М розчину CaCl₂ порівняно з першим роком у кілька разів та наближення її до рівня немеліорованого ґрунту. Різке зниження концентрації фосфатів у витяжці 0,01М розчину CaCl₂ через 2 роки після внесення хіммеліорантів зумовило значне (в 10-20 разів і більше) зростання величини показника Q/I.

Отже, через високу фосфатну ємність бурувато-підзолистого ґрунту відбувається швидке зв'язування фосфатів фосфоритного борошна й через два роки концентрація Р₂О₅ у слабосольових витяжках наближається до її рівня в нефосфоритованому ґрунті.

Кореляційні зв'язки показників фосфатного та кислотно-основного стану. В бурувато-підзолистому ґрунті після річної взаємодії з хіммеліорантами проявляється залежність концентрації Р₂О₅ у витяжці 0,01М розчину СаСІ₂ від ступеня актуальної та обмінної кислотності. Отже, зміна кислотно-основного стану ґрунту під впливом хіммеліорантів зумовлює адекватну зміну деяких показників фосфатного режиму. Після дворічної взаємодії ґрунту з хіммеліорантами проявляються певні відмінності у тісноті та спрямованості кореляційних зв'язків між досліджуваними ознаками. Зокрема, тісний кореляційний зв'язок проявляється між вмістом Р₂О_{5 (НСІ)} і ОК та ГК (R=0,71); Р₂О_{5 (НСІ)} і ОК та Al³⁺ (R=0,82). Середньої тісноти зв'язок проявляється між Р₂О_{5 (СаСІ2)} і ОК та Al³⁺ (R=0,56), Р₂О_{5 (НСІ)} і рН_Н2О й рН_КСІ (R=0,57), а також Р₂О_{5 (К2SO4)} і ОК та ГК (R=0,63).

Отже, після тривалішої взаємодії бурувато-підзолистого оглеєного ґрунту з хіммеліорантами посилюється залежність вмісту рухомих форм фосфатів від показників кислотно-основного стану ґрунту.

Висновки

У дисертації узагальнено та розширено уявлення про формування фосфатного режиму ґрунтів буроземного типу Карпатської гірської провінції з різними генетичними особливостями під лісовими та сінокісно-пасовищними фітоценозами за умов різних режимів зволоження і видів рослинного опаду, а також під впливом осушувальної та хімічної меліорацій.

1. Буроземам, підзолисто-буроземним та бурувато-підзолистим ґрунтам притаманний генетично зумовлений низький вміст доступних для рослин фосфатів. Вищі концентрації Р₂О₅ у витяжці 0,03 н розчину K₂SO₄ характерні для верхніх горизонтів (0,19, 0,18 і 0,13 мг/л відповідно), а для вмісту рух...