Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Научные направления
Поделиться:
Статья опубликована в №88 (декабрь) 2020
Разделы: Сельское хозяйство
Размещена 07.12.2020. Последняя правка: 07.01.2021.
Просмотров - 244

СОДЕРЖАНИЕ КАЛИЯ В ЧЕРНОЗЕМЕ ТИПИЧНОМ ТЯЖЕЛОГО ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ УКРАИНЫ

Кучер Лариса Ивановна

к.с.-х. наук, доцент

НУБиП Украины

преподаватель

Ковальчук А., магистр кафедры почвоведения и охраны почв НУБиП Украины


Аннотация:
В почвенном покрове Лесостепной зоны преобладают черноземы типичные, занимающие почти 50% от общей площади пашни, недостаточно удобренные органикой и минеральными удобрениями. Наша задача заключалась в изучении содержания калия в этих почвах, чтобы иметь понятие о его запасах и доступности для сельскохозяйственных растений. С этой целью была исследована почва этого типа тяжелосуглинистого гранулометрического состава. Определено содержание мелкодисперсной фракции чернозема типичного, общего калия в этой фракции и в почве в целом. Показано содержание гидрослюдистых минералов как наиболее доступных запасов калия для питания растений. Подсчитаны запасы калия (по Горбунову) в метровом слое исследованной почвы. Ближний резерв исследуемой почвы содержат менее 50% калия от общего запаса, что свидетельствует о калийной истощении.


Abstract:
In the soil cover of the Forest-steppe zone, typical chernozems prevail, occupying almost 50% of the total arable land, insufficiently fertilized with organic matter and mineral fertilizers. Our task was to study the potassium content in these soils in order to have an idea of ​​its reserves and availability for agricultural plants. For this purpose, a soil of this type with a heavy loamy granulometric composition was studied. The content of the finely dispersed fraction of typical chernozem, total potassium in this fraction and in the soil as a whole has been determined. The content of hydromica minerals is shown as the most accessible potassium reserves for plant nutrition. The reserves of potassium (according to Gorbunov) in the meter layer of the studied soil were calculated. The near reserve of the studied soil contains less than 50% of potassium from the total reserve, which indicates potash depletion.


Ключевые слова:
чернозем типичный тяжелосуглинистый; гранулометрический состав; минералы; резервы; гидрослюды

Keywords:
typical heavy loamy chernozem; particle size distribution; minerals; reserves; hydromica


УДК 631.416.4

Калий - один из важных элементов питания растений. Он участвует в белковом и углеводном обмене, активизируя синтез ряда ферментов и одну из первых реакций фотосинтеза - образование аденазин-трифосфата (АТФ) и необходим для образования в растениях хлорофилла, повышает стойкость растений к болезням и вредителям [9]. Среди многих елементов, участвующих в почвенно-геохимических процессах, этому элементу принадлежит особая роль [13]. Его поведение в почвах адекватно отражает как динамические, так и статистические изменения в условиях почвообразования и направления трансформационных преобразований в почве. Неоднократно исследователи, занимавшиеся калием в почве показывали, что содержание и формы этого элемента в почвах определяются минералогическим и гранулометрическим составом материнских пород, зональной специфичностью и интенсивностью антропогенных факторов, в том числе и применением удобрений и мелиорантов, осушением и орошением, развитием эрозионных процессов [5]. В целом, суглинистые почвы содержат 2,0-2,5% калия, тогда как некоторые песчаные почвы до 0,2-0,3% [12]. И задачи по изучению механизма извлечения калия из почвы в растение ставили перед собой многие исследователи [4] связывая его содержание подвижной формы с содержанием доступной для растений влаги [8]. Это дает возможность проходить процессам диффузии, при которой происходит поглощение растениями этого элемента [7].

Знание содержание различных фракций калия в почвах имеет важное значение в управлении этим элементом в системе земледелия [2]. Считается, что наши почвы не имеют дефицита доступного калия в связи с доминированием illitic глинистого минерала, что провоцирует фермеров не вносить калийные удобрения в почву, так как калий мобилизуется с необменных форм  [11]. Но увеличение посевов пропашных культур в системе севооборотов привело к оттоку доступных форм калия из почвы и таким образом увеличив чувственность растений к нему при применении калийных удобрений.

Черноземы типичные составляют главный земельный фонд лесостепной зоны и они подлежат при их сельскохозяйственном использовании  процессам деградации, так как внесение удобрений, особенно калийных, в хозяйствах резко сократилось на фоне увеличения в севообороте технических культур которые навсегда выносят его из почвы  [6]. В связи с этим одним из актуальных вопросов исследований в почвоведении есть изучение резервов элементов почвах, которые задействованы  в земледелии для своевременного выявления этого процесса и предотвращения. С другой стороны, недостаточное регулирование доз и соотношений удобрений, невозврат выноса элементов питания урожаями, приводит к снижению плодородия, нарушению почвенных процессов, ухудшению экологического состояния, что особенно актуально в наше время.

Материалы и методы. Было проведено исследование зональной почвы лесостепной зоны Украины - чернозёма типичного тяжелосуглинистого на лессе в Чернухинском районе, Полтавской области. Были заложены разрезы для изучения морфологических признаков и отбора образцов. Для изучения запасов калия определяли валовой калий - методом Смита, водорастворимый калий - в водной вытяжке, обменный - по методу Масловой, необменный - по методу Пчелкина. Выделение илистой фракции почв по методике выполнения измерений ММВ 31-497058-003-2001 "Выделение ила методом центрифугирования в модификации ННЦИГА, расчет резервов калия проводили за Горбуновым [10].

Результаты. Основная масса калия в почве представлена ​​в форме труднорастворимых первичных минералов - алюмосиликатов: ортоклаза и микроклина, мусковита и биотита, лейцита, нефелина и др. [3]. При сильном прокаливании почвы в смеси с хлористым аммонием и углекислым кальцием силикаты разлагаются. В результате спекания калий и натрий переходят в форму легкорастворимых хлоридов, а кремнекислота, аммоний, железо, марганец, магний, фосфорная кислота - в сплав, нерастворимый в воде.

Запасы валового калия в исследуемой почве составляют 89,8 т/га в верхнем корнеобитаемом слое почвы (Таблица 1).

Таблица 1. Содержание и запасы валового калия (за Смитом) в черноземе типичном тяжелосуглинистом на лессе

Генетичний горизонт

Глубина,

см

Содержание фракции

< 0,001мм

Содержание валового калия в почве в целом

Содержание валового калия во фракции

< 0,001мм

Содержание гидрослюд

%

т/га

%

H

0-34

23,0

2,22

89,8

2,56

42,6

Hpk

35-68

21,5

2,19

86,9

2,37

39,5

Phk

69-92

20,6

2,12

58,7

2,34

39,0

P(h)k

93-152

19,0

2,21

159

2,28

38,0

Pk

153-160

19,0

2,12

20,7

2,30

38,3

НИР 05

0,06

 

0,05

-

 

Однако, высокие запасы валового калия не указывают на высокую обеспеченность растений калийным питанием [13]. В почвах одновременно протекают два противоположных процесса: с одной стороны - под влиянием химических и биологических процессов проходит выветривание калийсодержащих минералов, который сопровождается увеличением водорастворимого и обменного калия, с другой - идет процесс поглощения калия почвенными коллоидами. Соотношение этих процессов в почве, в значительной степени, будет определять потребность в калийных удобрениях и их эффективности.  

Наиболее активной частью почвы, от которой во многом зависит ее агрофизические и физико-химические свойства и, в конечном итоге, - плодородие, является илистая фракция. Горбунов отмечает, что минералогические анализы почвы можно заменить, в некоторой степени, химическими и механическими [10]. Глинистые минералы, типа гидрослюд, составляют фракцию < 0,001мм черноземных почв. Середина отмечает, что в этой фракции сосредоточен калий, который в первую очередь усваивается растениями [13]. Содержание фракции ила в исследуемой почве уменьшается по профилю. Также накопление валового калия в верхнем генетическом горизонте чернозема, очевидно, связано с непрерывным биологическим накоплением его в аккумулятивном горизонте в процессе почвообразования, а также с более высоким содержанием гумуса. Не менее важным является и повышенное содержание гидрослюд в гумусово-аккумулятивном горизонте черноземов. Иллитизация минералов, способных набухать, проходит в результате фиксации биогенного калия.

В чернозёме состав илистой фракции мало варьирует по профилю: преобладают гидрослюдистые минералы, смешанные слюдо-смектитовые образования, каолинит, хлорит, полтора оксиды - гетит и гиббсит в верхней части профиля. Также илистая фракция чернозема содержит высокодисперсный кварц. Наблюдается некоторое увеличение вниз по профилю минералов монтмориллонитовой группы и уменьшения гидрослюды. Это объясняется иллитизацией набухающих минералов в результате фиксации калия, а также гидратацией слюды.

С целью оценки доступности запасов калия для растений было проведено дифференцированный их учет по Горбунову [10] (табл. 2).

 Таблица 2.Резервы калия в черноземе типичном тяжелосуглинистом в слое 0-100 см

Генетический горизонт

Глубина,

см

Резерв калия, мг/100г

непосредственный

ближний

потенциальный

общий

H

Hpk

Phk

0-41

42-70

71-100

16,2

16,0

22,3

620

542

549

1454

1472

1499

2090

2030

2070

Как показывают расчеты в потенциальном резерве гумусово-аккумулятивного горизонта исследуемого чернозёма сосредоточено 70% калия от общего резерва. Этот калий связан с частичками более 0,001мм в основных и кислых полевых шпатах, крупнозернистых слюдах и представляет собой труднодоступный запас этого элемента. Калий потенциального резерва малоподвижный и изымается в течение долгого времени потому, что процессы выветривания в условиях Лесостепи Украины проходят достаточно медленно. Он постепенно переходит в ближний и непосредственный резервы.

Основным источником пополнения доступного для растений калия является ближний резерв, в котором содержится 39% калия от общего запаса в верхнем генетическом горизонте чернозёма. Этот резерв содержит калий, содержащийся в глинистых минералах почв.

Наиболее важным для питания растений есть запас легкорастворимых форм калия в почве — это так называемый непосредственный резерв, что составляет весьма незначительную количество калия от общего резерва - 0,7%.

Выводы. Ближний резерв, который является источником пополнения доступного калия в черноземе типичном содержит менее 50% калия от общего резерва (39%), что показывает на калийное истощение черноземов, поскольку все формы находятся в подвижной равновесии. Валовый калий тонкодисперсной фракции был рассчитан исходя из содержания его в гидрослюдах (6%) и составил 2,6%, а содержание самой фракции равняется содержанию глинистых минералов- 23%.

Библиографический список:

1. Darunsontaya T., Suddhiprakarn A., Kheoruenromne I., Prakongkep N., Gilkes R.J. The forms and availability to plants of soil potassium as related to mineralogy for upland Oxisols and Ultisols from Thailand // Geoderma, 170, 2012.- Р.11–24.
2. Habib F., Saleem Ifra, Javid S., Ahmad Z.A. Potassium dynamics in soil under long term regimes of organic and inorganic fertilizer application // Soil & Environmen. Vol. 33 Issue 2, 2015.- Р.110-115.
3. Luo J., Jackson M. Potassium release on drying of soil samples from a variety of weathering regimes and c clay mineralogy in China // Geoderma, 35(3), 1985.-Р. 197–208.
4. Maha Mohamed El-Sayed Ali and Rasha El- Meihy. Microbiological Indicators of a Clayey Soil Planted with Wheat (Triticum aestivum L.) as Affected by Potassium Fertilization and Different Water Regimes // Research Journal of Soil Biology, 7, 2015.- Р. 72-83.
5. Peterburgsky A.V., Yanishevsky F.V. Transformation of forms of potassium in soil during long-term potassium fertilization // Plant and Soil, 15(3), 1961.- Р. 199–210.
6. Rutkowska A. Sensitivity of plant and soil indices in evaluating the long-term consequences of soil mining from reserves of phosphorus, potassium, and magnesium // Communications in Soil Science and Plant Analysis, 44 (1–4), 2013.-Р. 377–389.
7. Titus A., Pereira G. Potassium dynamics in coffee soils. EcoFriendly Coffee // Geoderma. Volume 35, Issue 3, 2016.- P. 197-208.
8. Zeng Q. and Brown P.H. (2000) Soil Potassium Mobility and Uptake by Corn under Differential Soil Moisture Regimes //Plant and Soil, 221, Р. 121-134.
9. Возбуцкая А.Е. Химия почвы. Москва, Высшая школа, 1964. - 428 с.
10. Горбунов Н.М. Минералогия и коллоидная химия почв. М.: Наука, 1974.– 231 с.
11. Господаренко Г.М., Никитина О.В., Крывда И.Ю. Содержание и запасы подвижных форм калия в почве после длительного применения удобрений в полевом севообороте // Вестник Сумского национального аграрного университета. №11, 2013.- С.51-56.
12. Замятин С.А., Изместьев В.М. Баланс калия в почве в полевых севооборотах. // Владимирский земледелец. Издательство: Владимирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства. №3(65), 2013.- С.17-18.
13. Середина В.П. Резервы калия в почвах западно-сибирской равнины // Вестник Томского государственного университета. Биология. №1 (21), 2013.-С. 7-21.




Рецензии:

8.12.2020, 11:04 Сазонов Николай Сергеевич
Рецензия: Статья Кучер Ларисы Ивановной и Кислого Д. изложена на достаточно актуальную тему. Авторы провели серьезные исследования и наблюдения, которые представили в таблицах. В условиях нынешней экономической ситуации мало кто обращает внимание, что делается в почве и вообще не смотрят на запас питательных веществ в ней. А ведь постоянно использовать почву не внося соответствующего количества удобрений и приводит к истощению ее и деградации. Статью рекомендую к публикации.

09.12.2020 13:13 Ответ на рецензию автора Кучер Лариса Ивановна:
Уважаемый Николай Сергеевич, спасибо за просмотр и рекомендацию нашей статьи к публикации.

10.12.2020, 14:54 Микаберидзе Малхаз Шотаевич
Рецензия: Калий один из важных элементов питания растений, оно повышает стойкость растений к болезням и вредителям и участвует в почвенно-геохимических процессах. Знание содержание различных фракций калия в почвах имеет важное значение в системе земледелия. Автором статьи определено содержание мелкодисперсной фракции чернозема типичного, общего калия в этой фракции и в почве в целом. Подсчитаны запасы калия в метровом слое исследованной почвы. Статья имеет весьма актуальное значение для развития сельского хозяйства. Статья подготовлена основательно. Аннотации полностью отражают содержание научной статьи. Библиография статьи презентабельная и содержит квалифицированные научные источники. К публикации в научном журнале рекомендовано полностью. Автору желаю успехов. С уважением - Микаберидзе Малхаз Шотаевич - Государственный Университет Акакия Церетели, кандидат технических наук, академический доктор, профессор.
13.12.2020 19:19 Ответ на рецензию автора Кучер Лариса Ивановна:
Уважаемый Малхаз Шотаевич! Я очень благодарна Вам за оценку моей работы и рекомендацию к публикации. Желаю вам здоровья и успехов.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх