Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Обзор литературы 5
1.1. Изменение состава и свойств соединений органического углерода в черноземах при антропогенном воздействии 6
1.2. Состояние соединений фосфора в черноземах и их трансформация под влиянием антропогенеза 32
1.2.1. Фосфор и его формы 32
1.2.2. Фосфор общий 34
1.2.3. Минеральные соединения фосфора 36
1.2.4. Органические соединения фосфора 39
1.2.5. Изменение показателей фосфатного состояния черноземов под влиянием антропогенного воздействия 41
Глава II. Объекты и методы исследования 55
2.1. Объекты исследования 5 5
2.2. Методы исследования 60
Глава III. Характеристика объектов исследования 63
Глава IV. Трансформация соединений органического углерода обыкновенных черноземов Каменной степи под влиянием антропогенеза
4.1. Влияние сельскохозяйственного использования на гумусовое состояние обыкновенных черноземов 66
4.2. Влияние сельскохозяйственного использования на элементный состав гуминовых кислот обыкновенного чернозема 80
4.3. Оптические свойства гуминовых кислот исследуемых почв 87
4.3.1. Спектры поглощения гуминовых кислот исследуемых почв в видимой области 87
4.3.2. ИК-спектры поглощения гуминовых кислот исследуемых почв
4.4. Термографическая характеристика гуминовых кислот исследуемых черноземов
Глава V. Фосфатное состояние обыкновенных черноземов Каменной степи и его трансформация под влиянием антропогенеза
5.1.Изменение содержания валового, органического и минерального фосфора в исследуемых почвах
5.2. Фракционный состав минерального фосфора обыкновенных черноземов Каменной степи 115
5.3. Содержание фосфора в различных группах органического вещества обыкновенных черноземов Каменной степи 121
5.4. Особенности фосфатного состояния обыкновенных черноземов Каменной степи 131
Выводы 139
Список использованной литературы 142
- Состояние соединений фосфора в черноземах и их трансформация под влиянием антропогенеза
- Изменение показателей фосфатного состояния черноземов под влиянием антропогенного воздействия
- Влияние сельскохозяйственного использования на элементный состав гуминовых кислот обыкновенного чернозема
- Фракционный состав минерального фосфора обыкновенных черноземов Каменной степи
Введение к работе
Наиболее характерный признак черноземов - хорошо развитый органо-профиль, характеризующийся интенсивной темной окраской, высоким содержанием и запасами гумуса фульватно-гуматного или гуматного типа. Благодаря этому черноземы отличаются высоким уровнем потенциального плодородия, заметно превосходящим уровень плодородия почв других типов. Однако, эффективное плодородие пахотных черноземов часто довольно низкое, поскольку в результате длительного экстенсивного использования в сельском хозяйстве их органическая часть претерпевает заметную трансформацию, имеющую преимущественно деградационный характер.
Помимо высокого содержания в черноземах органического вещества, они характеризуются и достаточно высоким содержанием фосфора. Однако, несмотря на высокое содержание общего фосфора в черноземных почвах, именно этот элемент минерального питания чаще всего оказывается в минимуме в почвах агроценозов, поскольку преимущественно находится в составе малоподвижных труднодоступных сельскохозяйственным культурам соединений, что отрицательно влияет на рост и развитие растений. Применение фосфорных удобрений на черноземных почвах отличается высокой эффективностью, особенно при оптимизации водного режима почв. Вместе с тем, при поступлении в почву растворимые фосфорные удобрения претерпевают изменения, обусловленные почвенными свойствами, и приближаются по доступности растениям к почвенным фосфатам. Поэтому изучение фосфатного состояния черноземов при разных системах удобрений имеет важное значение для оптимизации их фосфатного режима.
В своей работе мы попытались показать, как влияет сельскохозяйственное использование, в том числе орошение, обыкновенных черноземов на содержание и качественный состав фосфатов и органического углерода, и дать оценку этим изменениям.
Состояние соединений фосфора в черноземах и их трансформация под влиянием антропогенеза
Проблема фосфатного режима почв черноземного типа имеет давнюю историю. В свое время фосфор в черноземах находился в первом минимуме, и Д.Н. Прянишников (1927) отмечал, что «нужно добавить лишь один элемент -фосфор, чтобы оживить чернозем, истощенный многовековой культурой без удобрения» и что поэтому «фосфор попадает в положение того минимального фактора, которого наиболее недостает для получения хороших урожаев».
С тех пор состояние фосфора в черноземах привлекало пристальное внимание исследователей, что отражено в многочисленных публикациях (А.И. Ду-шечкин, 1929; Д.М. Хейфец, 1948, 1950; А.В. Соколов, 1950; П.А. Дмитренко, 1948, 1957; Э.И. Шконде, 1952, 1960, 1964; Н.И. Богданов, 1954, 1955, 1957; Ф.В. Чириков, 1956; П.Г. Адерихин, Е.П. Тихова, 1963; А.Г. Марковский, 1966; М.Н. Бурангулова, 1967; П.Г. Адерихин, 1970; Ю.К. Кудзин, 1973; Р.В. Холо-пова, 1980; К.Е. Гинзбург, 1981; Э.А. Бабарина и др., 1981, 1985; Ю.И. Берхин и др., 1982; П.В. Осокин и др., 1982; А.П. Щербаков и др., 1983; Л.П. Антипина и др., 1988; В.И. Кобзаренко, 1988; Г.П. Гамзиков и др., 1989; Р.Е. Елешев и др., 1990; В.А. Быстрый и др., 1992; S. Larsen, 1967; R. Niskanen, 1989; P. Solis, J. Torrent, 1989; 1990; A. Dobermann, et al, 2002).
Валовое содержание фосфора (Рг05) в черноземах колеблется в пределах 0,1-0,3%, оно коррелирует с содержанием фосфатов в материнской породе и содержанием гумуса в профиле почвы. На долю органического фосфора приходится от 30% - в южных черноземах, до 60% в типичных (Н.И. Богданов, 1954; Э.А. Бабарина, 1968; П.Г. Адерихин, 1970; К.Е. Гинзбург, 1981; И.Н. Хмелинин, 1984; А.В. Колоскова, 1984; Б.С. Носко, 1988; Р.Е. Елешев и др., 1990, Kaila, 1956). Соотношение между минеральными и органическими фосфатами в почве определяется общей направленностью почвообразования и степенью выраженности абиогенных и биологических процессов. Поэтому каждому типу почвы соответствует свое состояние равновесия между ними, обусловленное генетическими различиями, физико-химическими и биохимическими свойствами и агроэкологическими факторами. В почвенной гетерогенной системе комбинируются различные по устойчивости формы минеральных и органических фосфатов, отличающиеся друг от друга растворимостью и отношением к гидролитическому распаду. Являясь в большинстве своем трудно растворимыми соединениями, они, тем не менее, составляют резерв потенциально доступных растениям фосфатов и в конечном устойчивом состоянии развитой экосистемы характеризуются как основные формы фосфора в почве (Д.М. Хейфец, 1948, 1950; А.В. Соколов, 1950; П.А. Дмитренко, 1948, 1957; М.Н. Бурангулова, 1967, 1978; П.Г. Адерихин, 1970; И.Р. Вилбжфлуш, A.M. Брагин, 1972; К.Е. Гинзбург, 1981; Н.Л. Афонина, 1981, 1982; А.И. Карпухин и др., 1990; Г.А. Кольцова и др., 1996).
К настоящему времени установлено, что почвенные органофосфаты представлены двумя различными по природе группами соединений. Первая связана с продуктами биологического синтеза (соединения индивидуальной природы, неспецифические органофосфаты), вторая - с продуктами гумусообразова-ния (фосфорогумусовые специфические соединения) (К.Е. Гинзбург, 1981). Минеральные формы фосфора в почвах содержатся, главным образом, в виде соединений ортофосфорной кислоты с ионами кальция, полуторных оксидов и других ионов. В зависимости от этого условно они делятся на три основные группы - фосфаты кальция, фосфаты полуторных оксидов и комплексные фосфаты (А.Ю. Кудеярова, 1980).
Трансформация и различная комбинаторика взаимопревращений, охватывающие в результате все формы фосфорных соединений в почве, могут быть схематически представлены следующим образом: валовой фосфор -» органические соединения фосфора - минеральные соединения фосфора - подвижный фосфор (К.Е. Гинзбург, 1981).
По данным обширного экспериментального материала содержание общего фосфора в основных типах почв России колеблется в пределах 0,05-0,25% с запасами в двадцатисантиметровом слое от 2 до 5 т/га и в метровом от 8 до 30 т/га. Количество органического фосфора в зависимости от генетической принадлежности почвы достигает 80% от общего его содержания (П.Г. Адерихин, 1970; К.Е. Гинзбург, 1981; И.Н. Хмелинин, 1984; А.В. Колоскова, 1984; B.C. Носко, 1988). В зональном отношении содержание фосфора в почвах сохраняет устойчивую направленность, закономерно возрастая с севера на юг от дерново-подзолистых и серых лесных почв к черноземам с дальнейшим снижением в каштановых почвах и сероземах (Р.В. Холопова, 1980; К.Е. Гинзбург, 1981;Э.А. Бабарина и др., 1981, 1985; Ю.И. Берхин и др., 1982; П.В. Осокин и др., 1982; А.П. Щербаков и др., 1983; Л.П. Антипина и др., 1988; В.И. Кобзаренко, 1988; Г.П. Гамзиков и др., 1989; Р.Е. Елешев и др., 1990; В.А. Быстрый и др., 1992). В направлении же с запада на восток по мере увеличения континентальности и засушливости климата содержание общего фосфора в почвах возрастает, а доступного снижается, что связывается с замедлением темпов минерализации почвенных органофосфатов вследствие снижения активности жизнедеятельности микрофлоры и в целом биологического потенциала почв (Г.С. Муромцев и др., 1975; А.Ю. Кудеярова и др., 1981; Ф.Х. Хазиев, 1982; Р.П. Алексеева, 1983).
Фосфору, как биогенному элементу, свойственно накопление в пере-гнойно-аккумулятивном горизонте почв. Интенсивность проявления этого процесса тесно связана с зональным типом почвообразования, и в определенном смысле отражает его направление.
Известно, что для общей оценки биологического фактора в почвообразовании наибольший интерес представляет верхняя толща почвенного профиля до глубины 60-70см. Для оценки же биологической аккумуляции наиболее информативным является верхний слой минеральной части почвенного профиля до глубины 20-25 см. Не случайно поэтому в свое время В.Р. Вильям (1937), указывал, что «единственным существенным и общим признаком всех почвенных образований, отличающих их от материнских пород, будет концентрация в почвенных образованиях тех веществ, которые являются необходимыми элементами зольной и азотной пищи, и в наиболее яркой и обще выраженной форме - фосфора». Обогащение верхних горизонтов фосфором в особенно сильной степени выражено у черноземов. В этих почвах процессы биологической аккумуляции в значительной степени преобладают над процессами выноса в нижележащие горизонты.
В результате процесса гумификации растительные и животные остатки трансформируются в гумус, который является основным продуктом биологического круговорота органического вещества в почве. Накопление гумуса в почве способствует накоплению фосфора. В гумусе содержится почти в 10 раз больше фосфора, чем в почве в целом, что составляет приблизительно 1% против 0,1% в пересчете наР205 (Д.М. Хейфец, 1950; П.А. Дмитрен-ко, 1957; Л.Г. Шарпф, 1977; К.Е. Гинзбург, 1981).
Изменение показателей фосфатного состояния черноземов под влиянием антропогенного воздействия
В соответствии с рассмотренными выше характеристиками фосфатного состояния почвы, на основании имеющихся в литературе данных, полученных различными автора в разные годы и в разных условиях, разберем влияние минеральных удобрений, эрозии и карбонатности, а так же орошения на эти показатели в отношении обыкновенных черноземов.
В работе О.И. Антонова (1983) приводятся данные об обыкновенных черноземах Алтайского края. По данным автора, содержание валового фосфора в пахотных горизонтах этих черноземов составляет 145-165 мг/100 г почвы, что меньше, чем в типичных и выщелоченных черноземах того же региона. Минеральных фосфатов кальция первой и второй групп (по Гизбург-Лебедевой) содержится мало 1,8-6,5 и 6,8-7,8 мг/100 г почвы соответственно. Содержание фосфатов алюминия колеблется в пределах от 4,0 до 7,3 мг/100 г почвы, фосфатов железа 6,3-28,0 мг/100 г почвы, а высокоосновных фосфатов кальция в этих почвах было определено 21,5-25,0 мг/100 г почвы.
Э.А. Бабарина, с соавторами (1977) сообщают о фосфатном режиме обыкновенного чернозема в длительном опыте Оренбургского НИИСХ. По данным авторов обыкновенные черноземы содержат значительные запасы фосфора, извлекаемого последовательными вытяжками при фракционировании -до 100 мг/100 г почвы, и около 80% от этого количества приходится на труднорастворимые высокосновных соединения фосфора с кальцием. Содержание более растворимых фосфатов (фосфаты алюминия) составляет от 9 до 12% , а фосфатов железа еще меньше. Так же в почвах содержутся рыхлосвязанные фосфаты в количествах 0,4-0,5 мг/100 г почвы. По данным авторов, внесение различных доз фосфорных удобрений существенно не повлияло на содержание в почве рыхлосвязанных фосфатов и фосфатов железа, тогда как количество фосфатов алюминия возросло с 5,0 мг/100 г почвы - на контроле, до 19,7 мг/100 г почвы при наибольших дозах удобрений, а содержание высокоосновных фосфатов кальция изменилось с 34,7 до 46 мг/100 г почвы.
По данным СМ. Гуревича, с соавторами (1978), длительное применение минеральных удобрений влияет на валовое содержание фосфора. Во всех вариантах опыта оно снижается. Особенно ярко выражено это снижение в контрольном варианте с внесением только азотных и калийных удобрений, где за 27 лет количество валового фосфора снизилось на 20 мг/100 г почвы. В остальных вариантах, с различными видами фосфорных удобрений и с внесением их по 30 кг/га ежегодно, снижение содержания валового фосфора происходит не так значительно на 4-11 мг/100 г почвы. Количество органических фосфатов, по данным авторов, подвергается некоторому изменению. В среднем снижение содержания органофосфатов составляет 4-7 мг/100 г почвы. Сумма минеральных фосфатов, извлекаемых при фракционировании методом Гинзбург-Лебедевой, так же изменяется во всех вариантах с 60,5-64,0 до 50,4-57,8 мг/100 г почвы. Содержание фосфатов минерального остатка, не извлекаемого при фракционировании во всех вариантах, кроме одного - с внесением фосфора в форме фосфоритной муки, увеличивается на 4-8 мг/100г почвы. В фракционном составе фосфатов происходят изменения, затрагивающие все фракции. Так во всех вариантах опыта, содержание фосфатов I и II групп равномерно снижается, не зависимо от формы вносимого фосфорного удобрения. Содержание алюмофос-фатов так же снижается, за исключением варианта с внесением аммофоса, где их количество остается неизменным. Во всех случаях, когда фосфорные удобрения применялись, содержание фосфатов, связанных с железом несколько возросло, а в контрольном варианте снизилось. Количество фосфатов III группы колеблется во всех вариантах около начальных значений.
Е.П. Шустикова (1973) приводит данные о изменении группового состава фосфатов чернозема Ставропольского края под влиянием различных доз фосфорных удобрений. Удобрения вносились в количестве 30, 60, 90, 120 кг/га. Фракционирование проводили по методу Чирикова. Внесение фосфора в коли-чесивё 30-60 кг/га увеличило содержание I группы в 1,3-1,7 раза, II - на 11% и III на 5-14%. При более высоких дозах (90-120) содержание фосфатов I группы возросло в 2-3,2 раза, II - на 17-29%, и III - на 20-25%. Самое высокое увеличение в сравнении с неудобренным вариантом отмечено для фосфатов легкоусвояемой первой группы. В абсолютных величинах внесенный фосфор в большей степени образует трудноусвояемые соединения, чем легкоподвижные. Так первая группа составила 12-18% от суммы кислоторастворимых соединений фосфора, образуемых в процессе взаимодействия внесенных удобрений с почвой, вторая - 31-41%), а третья - 47-57%. Автор приходит к выводу, что внесение фосфора способствует обогащению почвы фосфатами в разных формах. С увеличением дозы возрастает содержание как подвижных, так и труднорастворимых соединений, при внесении высоких доз суперфосфата возрастает степень подвижности почвенного фосфора.
О фосфатном состоянии обыкновенных черноземов Саратовского Правобережья пишет в своей работе Э.С. Штейн (1970). По его данным черноземы Саратовской области содержат довольно много валового фосфора. Так обыкновенные средиемощные чернозем содержат его от 136 до 166 мг/100 г почвы в слое 0-10 см, а маломощные и солонцеватые несколько ниже - 106-127 мг/100 г. Углекислорастворимые минеральные фосфаты, усваиваемые растениями на 100% (Ф.В. Чириков, 1956), находятся в обыкновенных черноземах Правобережья Саратовской области в очень малых количествах и составляют незначительную долю валового фосфора. В слое 0-10 см их содержится 0,86-3,86 мг/100 г почвы или 0,7-0,23% от валового. Содержание уксуснокислорастворимых фосфатов в исследованных почвах более высокое и составляет 7,3-22,6 мг/100 г почвы или 5,9-17% от валового содержания. Максимальное количество уксуснокислорастворимых фосфатов приходится на более мощные и гумусиро-ванные почвы, в маломощных черноземах их содержание меньше, т.е. отмечается та же закономерность, что и для валового фосфора. Солянокислораствори-мые фосфаты полуторных оксидов, а так же высокоосновных апатитов и гидро-ксилапатитов содержатся в описываемых почвах в значительно меньших количествах, чем кальциевые фосфаты II группы. Обыкновенные черноземы Саратовской области содержат большое количество органического фосфора - 64,7-81,9 мг/100 г почвы, что составляет 49,3-62,6 % от валового содержания. Автор отмечает зависимость между содержанием гумуса и органическими фосфатами. По его данным, при содержании в почве 8,27% гумуса, количество органического фосфора составляет 81,9 мг/100 г почвы, при содержании гумуса 5,96-6,45%-64,7-74,7 мг/100 г.
Влияние сельскохозяйственного использования на элементный состав гуминовых кислот обыкновенного чернозема
Как видно из представленных данных, резких различий между гумино-выми кислотами чернозема залежи и черноземов различного сельскохозяйственного использования по элементному составу не наблюдается. В первую очередь это касается содержания углерода, которое находится на высоком уровне и варьирует в верхних горизонтах в пределах 58,32 (богара) - 60,61 (орошение). В данном случае можно отметить лишь тенденцию увеличения содержания углерода в гуминовых кислотах пахотного горизонта орошаемого чернозема по сравнению с неорошаемой почвой.
По сравнению с почвой залежи, в гуминовых кислотах пахотных горизонтов богарного и орошаемого черноземов несколько снижается содержание водорода. В гуминовых кислотах богарного чернозема по сравнению с залежным на 0,42% снижается содержание азота и несколько возрастает содержание кислорода. Таким образом, между гуминовыми кислотами исследуемых почв фиксируются определенные отличия, обусловленные различным характером антропогенного воздействия на почву. В то же время, как считает Д.С. Орлов (1992), выражение элементного состава гумусовых веществ в массовых процентах не дает правильного и полного представления ни о роли отдельных элементов в построении вещества, ни о тех изменениях, которые происходят с гумусовыми веществами в ходе почвообразования. Истинное представление можно получить в том случае, когда для расчетов используют мольные доли или мольные проценты. Мольные проценты показывают число атомов определенного элемента в процентах к общему числу атомов в молекуле вещества. Очевидно, что сказанное будет справедливым не только при оценке элементного состава гумусовых кислот в генетическом аспекте, но и при оценке их трансформации под влиянием природных и антропогенных факторов.
Элементный состав гуминовых кислот чернозема залежи характеризуется следующими особенностями. Доминирующее положение занимают атомы углерода, на долю которых приходится 43,84 %. Следующим по значению являются атомы водорода, содержание которых находится в пределах 35,6%. В заметно меньших количествах содержится кислород - 18,2% и особенно азот -2,51 атомных процента. В целом элементный состав гуминовых кислот чернозема залежи близок к средним показателям элементного состава гуминовых кислот черноземов приводимых Д. С. Орловым (1992). Согласно этим данным гуминовые кислоты черноземов относятся к хорошо окисленным соединениям со степенью окисленности порядка +0,13. По данным А. В. Назаровой (1990) степень окисленности целинных выщелоченных черноземов варьирует в пределах +0,32 - +0,45, а у пахотных почв составляет +0,32 -+0,41. Согласно результатам, полученным Ф. Я. Багаутдиновым и Ф. X. Ха-зиевым (1991), степень окисленности гуминовых кислот целинного типичного чернозема варьирует в пределах +0,09 - +0,11, а пахотного - +0,09 - +0,13.
По нашим данным гуминовые кислоты залежного обыкновенного чернозема имеют более низкую степень окисленности: в горизонте А - +0,02 и являются слабовосстановленными соединениями. Данное обстоятельство может быть обусловлено тем, что в составе гуминовых кислот чернозема залежи заметную роль играют новообразованные Гк. Эти соединения отличаются от более зрелых гуминовых кислот меньшим содержанием углерода и более высоким водорода и являются восстановительными соединениями (А. В. Назарова, 1977; Л. А. Александрова, 1980; Ф. Л. Багаутдинов, Ф. X. Хази-ев, 1991; Д. С. Орлов, 1992).
Так, например, по данным М. И. Дергачевой (1989) гуминовые кислоты лизиметрических вод из подстилки чернозема выщелоченного имеют степень окисленности -0,33, а Гк из ветоши -0,22. Наличие среди Гк соединений с такой высокой степенью восстановленности несомненно отразится на характеристике всей совокупности гуминовых кислот, выделенных из почвы.
Элементный состав гуминовых кислот неорошаемого чернозема в целом близок к элементному составу гуминовых кислот чернозема залежи. Они практически не отличаются друг от друга содержанием главных элементов -углерода и водорода и в связи с этим имеют близкие значения отношения Н:С. У гуминовых кислот чернозема залежи оно равно 0,81, у Гк неорошаемого чернозема - 0,73.
Под влиянием сельскохозяйственного использования в гуминовых кислотах неорошаемого чернозема снизилось содержание азота на 0,21 %. В результате этого более широким стало отношение C:N. Увеличение его с 17,5 до 19,5 свидетельствует о том, что азотсодержащие группировки стали играть несколько меньшую роль в построении молекул гуминовых кислот пахотного чернозема по сравнению с Гк чернозема залежи.
Содержание кислорода в гуминовых кислотах под влиянием богарного земледелия в верхнем горизонте возросло почти на 2%, с 18,12 до 19,99%, что отразилось на величине отношения 0:С, которое увеличилось с 0,41 у Гк чернозема залежи до 0,45 у Гк богарного чернозема. Общие изменения, происходящие с молекулами Гк в результате вовлечения чернозема в пашню, заметно отразились на степени окисленности гуминовых кислот пахотного слоя. Если в горизонте А чернозема залежи степень окисленности Гк равна +0,02, то в пахотном горизонте богарного чернозема она возрастает до +0,16. Это, по видимому, в значительной мере обусловлено ежегодно проводимыми механическими обработками чернозема: они способствуют разрыхлению почвенной массы и улучшению условий аэрации, в результате чего возрастает интенсивность окислительных процессов, в том числе и связанных с гуму-сообразованием.
Гуминовые кислоты орошаемого чернозема в определенной степени отличаются от гуминовых кислот рассмотренных выше почв. Так, под влиянием орошения в гуминовых кислотах возросло содержание углерода на 3,18 % по сравнению с Гк почвы залежи и на 2,15 % по сравнению с Гк неорошаемого чернозема. Наряду с этим Гк орошаемого чернозема содержит на 1,11-3,84% меньше водорода. Эти изменения отразились на величине отношения Н:С, в отношении которой наблюдается отчетливая тенденция к снижению под влиянием орошения. Если в неорошаемом и залежном черноземах отношение Н:С находится на уровне 0,73 - 0,81, то в орошаемой почве эта величина уменьшилась до 0,68. Исходя из этого, можно допустить, что под влиянием орошения развивается тенденция обогащения гуминовых кислот ароматическими структурами.
Фракционный состав минерального фосфора обыкновенных черноземов Каменной степи
Каменной степи Минеральные соединения фосфора в почвах различаются по их растворимости в различных экстрагентах, и по доступности растениям. Методом, предложенным Гинзбург и Лебедевой, удается выделить пять фракций фосфатов. В таблице 17 приведены результаты определения фракционного состава фосфора в исследуемых почвах.
Полученные результаты показывают, что исследованные черноземы достаточно сильно различаются между собой по содержанию фосфатов пер вых двух фракций, что определяется характером использования пашни, а так же способом и количеством вносимых удобрений.
На рисунке 2 показано распределение фосфатов по фракциям в разных почвах. По содержанию свежеосажденных фосфатов (Са-Рі) все почвы отчетливо подразделяются на две группы: с содержанием Са-Рі до 10 мг/100 г почвы и с содержанием Ca-Pi более 10 мг/100 г почвы.
К первой группе относятся: чернозем залежи, смытый чернозем и почва среднего уровня обеспеченности элементами минерального питания без ежегодного внесения удобрений. Среди этих почв различия в содержании фосфатов (Ca-Pi) выражены не сильно, причем если количество свежеосажденных фосфатов в почве залежи равно 8,75 мг/100 г почвы, а в эродированном черноземе - 8,32 мг/100 г почвы, то в черноземе с экстенсивным способом использования содержание свежеосажденных фосфатов несколько меньше - 6,74 мг/100 г почвы. Пониженное содержание фосфатов первой
группы в пахотной почве низкого уровня обеспеченности элементами минерального питания является следствием поглощения их растениями как наиболее доступных с последующим выносом фосфора с урожаем.
Ко второй группе относятся: почва со средним уровнем обеспеченности элементами минерального питания и ежегодным внесением удобрений, почвы высокого уровня обеспеченности элементами минерального питания с ежегодным внесением удобрений и без него, а так же почва орошаемого участка. Для почвы варианта со средним уровнем обеспеченности элементами питания с ежегодным внесением удобрений характерно содержание свеже-осажденных фосфатов 13,33 мг/100 г почвы, что существенно выше, чем содержание фосфатов этой фракции в черноземе без ежегодного применения удобрений. Создание высокого уровня обеспеченности элементами минерального питания, не сопровождающееся ежегодным внесением минеральных удобрений привело к накоплению в почве такого же количества фосфатов (Ca-Pi). Систематическое применение минеральных удобрений;при высоком уровне обеспеченности элементами питания привело к еще более выраженному накоплению в почве свежеосажденных фосфатов. В этом варианте их содержание составляет 18,15 мг/100 г почвы, это максимальное значение для всех исследованных почв. По количеству фосфатов первой фракции -15,5 мг/100 г почвы, чернозем орошаемого участка занимает промежуточное положение между почвой с максимальным внесением удобрений и остальными почвами этой группы. Можно сказать, что внесение минеральных удобрений благоприятно сказывается на накоплении в черноземе рыхлосвя-занных фосфатов первой фракции. Причем положительный эффект отмечается как в случае ежегодного применения удобрений, так и при разовом внесении высоких доз. Максимальный же результат наблюдается при совместном их действии.
По содержанию разноосновных фосфатов кальция, магния и закисного железа (Са-Рц) все исследуемые почвы тоже можно разделить на две груп пы: с содержанием фосфатов меньше 12 мг/100 г почвы и более 18 мг/100 г почвы. При этом распределение почв по этим двум группам будет таким же, как и в случае с фосфатами первой фракции.
В первой группе наименьшим содержанием разноосновных фосфатов отличается чернозем залежного участка, в нем содержание (Са-Рц) составляет 7,66 мг/100 г почвы. Близким значением характеризуется эродированный чернозем, содержащий (Са-Рц) 9,02 мг/100 г почвы. Более высокое количество разноосновных фосфатов содержится в пахотном черноземе среднего уровня обеспеченности элементами питания без применения удобрений — 11,64 мг/100 г почвы. Подобное некоторое увеличение содержания фосфатов второй фракции в пахотном черноземе может быть результатом перераспределения фосфатов, высвобождающихся при минерализации органического вещества почвы, и последующего их закрепления в виде минеральных фосфатов, в меньшей степени доступных растениям, чем фосфаты первой фракции.
Внесение удобрений повлияло на накопление фосфатов (Са-Рц). Так содержание разноосновных фосфатов в пахотной почве среднего уровня обеспеченности элементами питания с ежегодным внесением минеральных удобрений значительно выше, чем в почве этого же уровня без применения удобрений и составляет 18,54 мг/100 г почвы. Внесение в запас высоких доз минеральных удобрений и создание высокого уровня минерального питания привело к повышению количества фосфатов второй фракции до 23,85 мг/100 г почвы. Важной особенностью является то, что ежегодное внесение минеральных удобрений на высоком фоне привело не к накоплению фосфатов второй фракции а к некоторому их снижению до значения, близкого к таковому в почве среднего уровня обеспеченности с ежегодным внесением удобрений - 18,90 мг/100 г почвы, что может быть связано с наиболее интенсивным поглощением фосфатов культурными растениями на данном высоком уровне обеспеченности почвы элементами минерального питания. Для почвы орошаемого участка характерно одно из наибольших количеств разнооснов-ных фосфатов кальция и магния, которое составляет 23,40 мг/100 г почвы.
Формирование профилей обыкновенных черноземов происходит без участия процессов разрушения минеральной части почвы. В связи с этим, ожидать существенных изменений в содержании фосфатов алюминия и железа в этих почвах не приходится. Что и подтверждают полученные данные. Содержание фосфатов алюминия в исследуемых почвах колеблется в относительно узких пределах - 22,26-29,20 мг/100 г почвы, за исключением эродированного чернозема, где их количество составило 15,33 мг/100 г почвы. При этом можно отметить тенденцию уменьшения количества фосфатов алюминия при ежегодном внесении минеральных удобрений. При среднем уровне обеспеченности питательными веществами с 29,20 до 26,50 мг/100 г почвы, при высоком уровне - с 26,28 до 23,73 мг/100 г почвы.
Исследуемые черноземы содержат очень незначительное количество фосфатов железа - 1,47-2,39 мг/100 г почвы. Исключение составляет лишь орошаемый чернозем, где содержание фосфатов железа выросло до 6,75 мг/100 г почвы, что отражает изменившиеся гидротермические условия. Повышение содержания фосфатов железа в орошаемом черноземе является результатом изменения водного и воздушного режимов в почве с возможными периодами переувлажнения, и как следствие, высвобождения некоторого количества железа из кристаллической решетки минералов, которое и вступает во взаимодействие с вносимыми в почву фосфорными удобрениями.
