Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Состояние изученности вопроса
I.I. Роль калия в жизни растений 7
1.2. Калий в почвах и его зависни ость ох минералогического состава 9
1.3. Формы калия в почвах и их доступность растениям 12
1.4. Применение калийных удобрений под хлопчатник в Узбекистане 17
ГЛАВА 2. Почвенно-климатические условия объектов исследования.
2.1. Климатическая характеристика и грдиогео-логические условия 25
2.2. Характеристика почвенного покрова 27
ГЛАВА 3. Методика исследований
3.1. Определение форм калия и калийного потенциала в почвах 45
3.2. Методика проведения вегетационного опыта... 46
Результаты исследований
ГЛАВА 4. Содержание, резервы и формы калия в орошаемых гидроморфных и автоморфных почвах сероземного пояса 55
4.1. Формы калия в орошаемых почвах пояса светлых и типичных сероземов 52
4.2. Прочность связи калия с минеральной частью
почв 65
4.3. Распределение калия по резервам и его формы в илистой фракции почв 78
ГЛАВА 5. Эффективность калийных удобрений в гависииости от форы калия г орошаемых почвах сероземного пояса 86
5.1. Изменение форм калия в почвах при внесении калийных удобрений (по данным вегетационного опыта) 87
5.2. Влияние калийных удобрений на рост и развитие хлопчатника 102
5.3. Действие и последействие калийных удобрений на урожайность хлопчатника 116
5*4« Влияние удобрений на вынос калия хлопчатником и его баланс в условиях вегетационного
опыта 129
5.5. Влияние калийных удобрений на содержание форм калия и показатели активности ионов калия (калийный потенциал) 139
5.6. Влияние внесения удобрений на формы калия в почвах и его баланс (по данным полевого опыта) 146
В ы в о д ы 164
Предложения производству 167
Список литературы 168
Приложение 184
- Роль калия в жизни растений
- Климатическая характеристика и грдиогео-логические условия
- Определение форм калия и калийного потенциала в почвах
- Формы калия в орошаемых почвах пояса светлых и типичных сероземов
- Изменение форм калия в почвах при внесении калийных удобрений (по данным вегетационного опыта)
Роль калия в жизни растений
Калий является необходимым элементом питания как высших, так и низших растений, ему принадлежит важная роль в жизнедеятельности растений (6). Этот элемент в растениях находится в основном там, где происходит усиленный обмен веществ и новообразование клеток. Нахождение его в молодых эмбриональных тканях растения давно вызывало предположение, что он принимает участие в энзима тич ее ких, окислительно-вое с та нов и тельных процессах растения, протекающих главным образом в молодых жизнедеятельных тканях.
Исследованиями Нольте (7), Риппель (8), Любарской (9) установлено, что калий имеет большое значение в азотном обмене растений, повышая использование ими аммиачного азота. Аналогичные данные были получены в опытах Турчина (10), проведенных в песчанных культурах. Им выявлено, что в условиях аммиачного питания при недостатке калия в растениях в большом количестве накапливается аммиак и глюкоза и ослабляются окислительные процессы, а при недостатке фосфора - восстановительные процессы. Оптимальные дозы фосфора и калия создают равновесие окислительных и восстановительных процессов, что оказывает благоприятное действие на урожайность растений.
Белоусов М.А. и Мадраимов И.И. (II) отмечают, что нормальное снабжение растений калием повышает интенсивность синтеза хлорофилла и ассимиляционную активность листьев. При недостатке калия нарушается нормальное передвижение пластических веществ, особенно углеводов из мест их образования в листьях в растущие час 8. ти. Листья при слабом оттоке продуктов фотосинтеза и большом скоплении углеводов утолщаются и грубеют,
Работа CpC mdfl и- faAarc&s (12) показала, что недостаток калия снижает интенсивность фотосинтеза, способствует высокому расходу углеводов на дыхание, накоплению амидного азота и уменьшению количества белкового азота. Достаточная обеспеченность растений калием - необходимое условие для энергичного протекания синтеза белков ( 13).
По мнению fr&rttu- (14) нарушение активности ферментов при недостатке калия тесно связано с нарушением белкового и углеводного обмена растений.
Калий оказывает сильное влияние на физиологическое состояние коллоидов клетки и играет большую роль в водном режиме.
Протасов Н.В. (15) отмечает, что при наличии калия значительно возрастает осмотическое давление клеточного сока растений, в силу чего усиливается приток и поступление воды, а также питательных веществ в растение. Одновременно с этим возрастает тургор клеток и уменьшается отдача воды на испарение.
Климатическая характеристика и грдиогео-логические условия
Характерной особенностью климата Средней Азии является его формирование под влиянием следующих факторов ; удаленность от крупных водных массивов, высокое стояние солнца, периодическая доступность территории вторжению холодных воздушных масс с севера, преобладание в годовом и многолетнем цикле теплых и влажных воздушных масс, поступающих с юго-запада (Алисов В.П., Дроздов О.А., Рубинштейн Е.С 87).
Водно-тепловой режим определяется неравномерностью увлажнения в течение года и быстрым нарастанием температур при переходе от весны к лету. В связи с этим Коровин Е.П. и Розанов А.Н. (88) четко выделяют 2 гидротермически и биологически различные фазы вегетации : влажную теплую весну и жаркое сухое лето.
Отличительной чертой климатического режима сероземного пояса является континентальность, периодичность выпадения атмосферных осадков с приуроченностью их к зимне-весеннему периоду.
Климатические условия объектов исследования различны. Центральная часть зоны в пределах Ташкентской области и Узбекистана, где были изучены гидроморфные почвы характеризуются более высокими средними годовыми температурами (12-13,6), теплой зимой и значительным количеством осадков (250-500 мм в год) Панков М.А. (89).
Количество осадков в равнинной и предгорной областях Чирчик-Ангренского региона колеблется от 300 до 500 мм в год, на большей части голодностепского региона 250-300 мм в год, а на юге и юге-западе увеличивается до 425 мм (Джизак) и уменьшается на западе.
Территория объектов исследования, где были изучены орошаемые луговые сазовые почвы, а также проведены полевые опыты находятся в Ферганском округе.
Замкнутое положение Ферганской долины накладывает отпечаток на её климатические условия. Климат Ферганской долины резко континентальный, с небольшим количеством выпадающих атмосферных осадков, с относительно высокой средне-годовой температурой воздуха.
Определение форм калия и калийного потенциала в почвах
По почвенным картам районов распространения гидроморфных почв были выбраны точки, которые корректировались на месте. Почвенные разрезы наиболее типичные для изучаемых почв закладывались до глубины грунтовых вод или галечникового слоя. Все почвенные образцы взяты по генетическим горизонтам.
Формы калия в почвах были определены следующими методами:
1. Органический калий - обработкой почвы 30% перекисью
водорода. Параллельно получали водную вытяжку из таких же навесок почвы не обработанных Н О . Количество калия, освободившееся при окислении органического вещества почвы, определялось по разнице между полученным его количеством из первых и вторых навесок почв.
2. Воднорастворимый калий - в водной вытяжке, полученной после пятиминутного взбалтывания суспензии при соотношении почвы к воде I : 5.
3. Обменный калий - вытеснением обменного калия из поглощающего комплекса I % раствором углекислого аммония по Протасову.
4. Необменный гидролизуемый - по Пчелкину путем I часового взбалтывания и I суточного настаивания почвы с 2н НСЄ при 24.
5. Необменный по Важенину - кипячением навески почвы с 2н НСв ( в течение 2-х часов ).
6. Необменный инертный - по Гедройцу, кипячением навески почвы с 20 % НСЄ . 46.
7. Валовой - спеканием по Смиту.
8. Силикатный калий по разности между валовым и необменным инертным калием.
9. Степень подвижности калия в почвах изучалась методом последовательных многократных углеаммонийных и солянокислых вытяжек.
10. Илистая фракция почв была выделена путем многократного растирания в пастообразном состоянии и почвы и отмучивания до прекращения выделения ила по методике Горбунова Н.И. (24), затем были рассчитаны резервы калия по методу Горбунова Н.И. (26).
Калийный потенциал определяли по методу cdcguoge. , Л&С ь&ап (98) с помощью 0,002 н раствора хлористого кальция. Расчет калийного потенциала проводили по методу Ульриха по формуле Рк - 0,5р (Са +JC0 ) для 0,002 н СаС , при отношении раствора к почве равном 1:10.
Формы калия в орошаемых почвах пояса светлых и типичных сероземов
По современным представлениям в питании растений участвуют все формы калия, но основная роль принадлежит обменному и водорастворимому калию. Содержание всех форм калия взаимосвязано и находится в динамическом равновесии.
Количество калия, извлекаемого из почвы различными методами, неодинаково. Извлечение органического калия связано с разрушением органических и органо-минеральных соединений в почве, обменного - с вытеснением его из почвенного поглощающего комплекса, а необменного с разрушением поглощающего комплекса и частично первичных калийсодержащих минералов.
Изученные почвы характеризуются различным соотношением форм калия.
Основное количество калия сосредоточено в минеральной части почв - алюмосиликатах (ортоклаз, микроклин, биотит,мусковит) и представлено сижкатной формой калия, которая преобладает над необменными его формами. Так, в орошаемых гидро-морфных почвах, развитых на аллювиальных отложениях пояса светлых сероземов его содержится 82-95 % от общего количества (табл.4.1.1.), а в аналогичных почвах пояса типичных сероземов 71-95 % (табл. 4.I.2.).
Силикатная форма калия характеризует количество потенциально доступного калия почвы, поскольку калий, входящий в состав первичных минералов трудно доступен растениям. 53.
Необменные формы калия позволяют установить отдаленные и ближние резервы калия. Для исследования необменных форм использовались растворы соляной кислоты 2н НСЄ (с кипячением и без него).
Гидролизуемый калий, характеризующий ближние резервы, извлекаемый 2н НС(без кипячения), находится в прямой коррелятивной зависимости от содержания в почвах илистой фракции. Это обусловлено тем, что согласно Гриму Р.Е. (100) нарушение связей вокруг краев алюмокремниевых единиц дает повышение некомпенсированных зарядов, которые уравновешиваются адсорбированными катионами. Число нарушенных связей и обуславливаемый этим катионный обмен, будет увеличиваться с уменьшением размеров частиц. Так, в поясе светлых сероземов в орошаемой луговой почве (P.2I), содержащей илистую фракцию в пределах 20,9-25,5 %, количество гидролизуемого калия значительно выше (на 74-118 мг/ЮО г), чем в такой же почве (Р.22) имеющей 5,3 - 17,7 % илистой фракции (табл.4.1.I).
Аналогичная закономерность наблюдается и в почвах пояса типичных сероземов.
Горячие кислотные вытяжки (20 % НСв ) извлекают из почв наиболее инертные формы необменного калия. В аллювиальных гидро-морфных почвах пояса светлых сероземов извлечено инертного необменного калия 72-434 мг (5,2 - 18,0 % от валового), в поясе типичных сероземов в луговых на аллювиальных отложениях - 193 -675 мг (4,9 - 28 % от валового) и в луговых сазовых почвах на пролювиальных отложениях 193-337 мг/ЮО г (4,0 - 19,8 % от валового).
Изменение форм калия в почвах при внесении калийных удобрений (по данным вегетационного опыта)
Значительным фактором в модификации форм калия в почвах является применение калийных удобрений. Вместе с тем в условиях карбонатных почв Узбекистана этот вопрос, особенно в отношении необменных форм калия, изучен слабо. В связи с этим нами в условиях вегетационного опыта была изучена динамика обменного калия под хлопчатником в годы действия и последействия калийных удобрений на орошаемых гидроморфных и автоморфных почвах. Краме того, определены необменные формы калия в начале и конце вегетации хлопчатника.
Результаты исследований показали, что содержание обменного калия в почвах в годы прямого действия заметно повышалось при внесении калийных удобрений ( граф.1,2). С увеличением доз удобрений количество обменного калия возрастало. Так, на варианте с К на орошаемой луговой тяжелосуглинистой почве (р. 15) пояса типичных сероземов в фазу 2-3 настоящих листьев отмечено повышение содержания этой формы калия (334- мг/кг против 257 кг/кг на варианте VP), количество которого убывало к концу вегетации.Внесение двойной дозы калия (Kg) в два срока (до посева и в массовую бутонизацию) значительно увеличило содержание обменного калия к началу цветения (444 мг/кг против 317 мг/кг на варианте с К ). Такое преимущество в этой форме калия на варианте Kg наблюдалось затем в период плодообразования хлопчатника и несколько слабее в конце вегетации,(приложение I).
На орошаемой луговой почве супесчаного механического соста-. ва (Р.16) пояса типичных сероземов абсолютные величины содержания обменного калия оказалось заметно меньшими, а убыль его после внесения в почву наступала быстрее по сравнению с вышеназванной почвой.
Увеличение содержания обменного калия в результате внесения калийных удобрений наиболее сильно было выражено в орошаемой автоморфной почве пояса типичных сероземов, по сравнению с гидро-морфными. Если в условиях орошаемого типичного серозема после внесения калия (вариант К ) количество обменного калия в фазу 2-3 настоящих листочков возросло на 222 мг/кг, то в орошаемой гидроморфной почве супесчаного механического состава на 141, а на аналогичной тяжелосуглинистой разности на 87 мг/кг. Последнее свидетельствует о том, что внесенный калий в орошаемых гидроморф-ных почвах закрепляется или фиксируется глинистыми минералами в необменной форме сильнее, чем в автоморфной.
Аналогичные закономерности отмечены и на орошаемых почвах пояса светлых сероземов (табл. 5.1.1).
Общим моментом в динамике обменного калия для всех изученных почв является то, что в результате выноса его растениями количество его уменьшается к концу вегетации. Особенно резко уменьшается содержание обменного калия к концу вегетации на варианте /Р. С внесением калия в почву уменьшение обменного калия к концу вегетации выражено слабее, особенно при увеличении доз калийных удобрений, а на варианте Kj отмечено даже его повышение. Одновременно с выносом калия урожаями и фиксацией его глинистыми минералами происходит высвобождение фиксированного калия, т.е. процесс возобновления обменного калия из необменных форм. Как показали данные таблиц 5.1.2, 5.1.3, 5.1.4 на варианте без внесения удобрений (контроль) в результате пополнения обменного калия из необменных форм количество последних к концу вегетации несколько уменьшалось. В дальнейшем по мере выноса калия растениями наблюдалось количественное перераспределение этого элемента в почве и переход части труднодоступных его форм в более подвижные : необменный прочносвязанный (2н НС с кипячением) . не обменный (гидролизуемый) обменный.
Если на орошаемых луговых почвах на контрольном варианте к концу вегетации по сравнению с началом вегетации снизилось количество ближнего (гидролизуемого) и отдаленного (2н НСС с кипячением) резервов калия, то в орошаемых сероземах только отдаленного резерва, а обменного гидролизуемого калия стало даже больше.
