Современное состояние мониторинга пахотных почв Красноярского края и методы анализа подвижных форм фосфора и обменного калия

Характерными особенностями почвенного покрова Красноярского края являются высокая комплексность, наличие вертикальной и горизонтальной зональности. В результате этого в пределах одного и того же хозяйства очень часто встречаются как кислые почвы, так и нейтральные, карбонатные, поверхностно вскипающие черноземы, что создает определенные трудности при выборе метода определения подвижного фосфора и обменного калия. Согласно [6], в этом случае приходится пользоваться двумя, а иногда и тремя методами, что в целом осложняет проведение агрохимического мониторинга, снижает качество проводимых работ.

В последнее время возникла еще одна проблема – увеличение площади вскипающих с поверхности черноземных почв. Так, в Канском районе между двумя турами агрохимического обследования площадь вскипающих от 10% HCI черноземов увеличилась на 25%, а в некоторых хозяйствах Ужурского района – до 40%. Это, во-первых, связано с тем, что при вспашке маломощных черноземов на поверхность выпахиваются нижележащие карбонатные горизонты, во-вторых, с развитием ветровой эрозии почв, когда пахотный горизонт сносится до карбонатного слоя. Поэтому иногда приходитсяь изменять определение фосфора и калия методом Чирикова в предыдущем туре на метод Мачигина в последующем, что при статистической отчетности приводит к увеличению площадей с более высоким содержанием фосфатов.

Эффективное плодородие почв в отношении фосфатов и калия определяется запасом подвижного фосфора и обменного калия. Для их извлечения используют кислотные, щелочные, буферные и другие экстрагенты.

Исследованиями К.Е. Гинзбург [1] установлено, что переход в раствор фосфора из разноосновных фосфатов калия и полутораокисей имеет два максимума: при рН< 5,5–5,0 и рН около 9,0–11,0. Этот факт предполагает возможность использования на различных типах почв в равной степени как кислотных, так и щелочных вытяжек, но вследствие ряда специфических условий (содержание карбонатов, гумусовых веществ и др.) практически не получается.

Рядом авторов были предложены совершенно определенные вытяжки в зависимости от типов, подтипов и видов почв. Так, согласно данным Д.М. Хейфец [5], на кислых подзолистых почвах и черноземах следует использовать слабую кислоту, на сероземах и карбонатных черноземах – слабощелочные экстрагенты.

По данным А.В. Петербургского [3], извлечение фосфатов из карбонатных почв уксусной кислотой неприемлемо. Это связано с тем, что при высоком содержании карбонатов часть кислоты расходуется на их нейтрализацию, в результате чего растворимые почвенные фосфаты полностью не извлекаются. При раз- ном содержании карбонатов извлечение подвижного фосфора будет происходить при разной степени кислотности и содержания ионов Са в равновесном растворе. Поэтому полученные данные, как подчеркивает автор, будут несопоставимы между собой. Кроме того, при применении кислотных вытяжек на карбонатных почвах с невысоким содержанием в них карбонатов кислота может растворять и значительную часть труднорастворимых соединений фосфатов кальция, магния, практически не доступных растениям. Такой же точки зрения придерживаются А.С. Радов и другие [7].

По данным вышеназванных авторов, нельзя использовать слабокислые экстрагенты для извлечения подвижных фосфатов из карбонатных почв при высоком содержании карбонатов (20–30% и выше от веса почвы), насыщенности поглощенного комплекса ионами кальция, высокой буферности, слабощелочной или щелочной реакции и высоком содержании обменного фосфора.

В связи с этим большинство исследователей приходят к выводу, что для определения подвижного фосфора в карбонатных почвах надо использовать щелочную вытяжку. Однако ее применение усложняет ход анализа и снижает точность работ по той причине, что в нее переходят гумусовые вещества, окрашивающие вытяжку в темно-бурый цвет, от которого при колориметрических методах следует освободиться, что технически не так просто.

В Центральном научно-исследовательском институте агрохимического обслуживания (ЦИНАО) были стандартизированы методы определения подвижного фосфора и обменного калия:

• -    метод Кирсанова – для подзолистых, дерново-подзолистых, серых лесных и других почв лесной зоны – извлечение 0,2 моль/дм³ HCI;

• -    метод Чирикова – для черноземов, серых лесных и других почв степной и лесостепной зон – извлечение 0,5 моль/дм³ СН з СООН;

• -    метод Мачигина – для сероземов, серо-бурых, бурых, каштановых и черноземов пустынной, полупустынной, сухостепной и степной зон, карбонатных почв других зон – извлечение углекислым аммонием концентрации 0,2 моль/дм³ с рН 9,0.

В настоящее время эти методы приняты при проведении агрохимического мониторинга в Красноярском крае, который отличается большим разнообразием природных условий, в частности, различным почвенным покровом. Основную часть пашни занимают черноземы (70%), среди которых преобладают выщелоченные разновидности. Третью часть занимают кислые почвы, среди которых наибольшее распространение имеют серые лесные и дерново-подзолистые.

Применение разных методов в одном хозяйстве не позволяет объективно подойти к оценке плодородия почв и его изменению во времени, так как содержание подвижного фосфора и калия, определенного разными методами, не коррелирует между собой из-за того, что метод Мачигина в условиях Красноярского края не изучался в диагностических опытах, зональные градации не разработаны и в практике используются придержки для сероземов.

В связи с этим возникает вопросы: каким же методом определять подвижный фосфор и обменный калий в данных условиях? Возможно ли унифицировать единый метод для нейтральных и карбонатных черноземов?

Для их изучения были проанализированы образцы почв с пахотного горизонта обыкновенных черноземов Чулымо-Енисейского и Канского природных округов, вскипающих с поверхности. В отобранных образцах определились рН сол , СО 2 карбонатов, подвижный фосфор и обменный калий по методу Чирикова с предварительной нейтрализацией карбонатов и без нейтрализации. Анализы образцов из Чулымо-Енисейского природного округа выполнены специалистами ФГУ ГЦАС «Красноярский», Канского – ФГУ ГСАС «Солянская».

Результаты анализов показали, что содержание СО 2 карбонатов находится в пределах 2,8–4,3% в почвах Чулымо-Енисейского округа и 6,2–8,0% – Канского. К сожалению, по данному вопросу в литературе нами не найдены четко установленные градации. Однако по информации А.С. Радова [7] высокое содержание карбонатов считается при 20–30% СО 2 и выше. То же самое отмечает Д.М. Хейфец [5]. Из опубликованных данных агрохимических исследований [1–2] известно, при содержании СО 2 карбонатов с 7 до 15% разрушение их проводят 0,02 н HCI: при уровне 16–18% для их разрушения используют более крепкие растворы (0,1 н HCI), при очень высоких количествах СО 2 (более 18–20%) – 0,2 н HCI. Низким следует считать содержание карбонатов до 15%. Основываясь на литературных данных, можно констатировать, что степень кар-бонатности наших почв низкая.

Полученные данные содержания подвижного фосфора были сгруппированы нами в зависимости от значения рН. Анализ результатов образцов Чулымо-Енисейского природного округа показал, что предварительная нейтрализация вскипающих навесок не повлияла на количество извлекаемого подвижного фосфора и обменного калия независимо от значения рН и степени карбонатности почв. Так, при рН 7,0–7,2 и содер-126

жании СО 2 карбонатов 2,8% от веса почвы среднее содержание подвижного фосфора (из 67 образцов) составляет при нейтрализации 126, без нейтрализации – 126 мг/кг. Максимальное количество его при нейтрализации составляло 331, без нейтрализации – 346 мг/кг, минимальное соответственно 55 и 40 мг/кг.

В группе образцов, где рН сол. равнялось 7,3–7,5, СО 2 карбонатов – 4,3% от веса почв, среднее содержание подвижного фосфора (из 18 образцов) с нейтрализацией составило 161, без нейтрализации – 160 мг/кг. Максимальное содержание соответственно 284–302, минимальное – 64 и 46 мг/кг. Таким образом, в обоих случаях полученные результаты находятся в пределах ошибки эксперимента (табл. 1). Такая же закономерность наблюдается в показателях по содержанию обменного калия.

Аналогичные данные получены в Канском природном округе на маломощных обыкновенных черноземах (табл. 2). Отобранные здесь образцы сгруппированы в три группы: с рН до 6,9, рН 7,0–7,2 и рН 7,3–7,5. Полученные результаты показывают, что так же, как и при определении фосфора и калия в образцах из Чу-лымо-Енисейского природного округа, предварительная нейтрализация не повлияла на извлечение этих элементов.

Таблица 1

Влияние предварительной нейтрализации карбонатных почв Чулымо-Енисейского природного округа на извлечение подвижного фосфора и обменного калия

Количество образцов	рН КСI	Содержание подвижного фосфора по Чирикову, мг/кг		Содержание обменного калия по Чирикову, мг/кr		СО 2 карбона-тов,%
		с нейтрализацией 10% уксусной кислотой	без нейтрализации	с нейтрализацией 10% уксусной кислотой	без нейтрализации
67		126	126	188	187	2,8
min	7,0–7,2	55	40	104	107	1,5
max		331	346	391	386	8,7
18 min max	7,3–7,5 7,3–7,5	161 64 284	160 46 302	202 106 279	193 96 289	,3 2,5 7,9

Таблица 2

Влияние предварительной нейтрализации карбонатных почв Канского природного округа на извлечение подвижного фосфора и обменного калия

Количество образцов	рН КСI	Содержание подвижного фосфора по Чирикову, мг/кг		Содержание обменного калия по Чирикову, мг/кr		СО 2 карбо-натов,%
		с нейтрализацией 10% уксусной кислотой	без нейтрализации	с нейтрализацией 10% уксусной кислотой	без нейтрализации
20	6,4-6,9	211	191	96	158	6,2
min	6,4	138	122	76	78	4,6
max	70	308	315	139	14211	73
19	7,1	280	278	110	110	6,4
min	7,1	126	134	55	55	4,8
max	7,2	405	426	287	289	8,6
11	7,5	147	151	113	115	8,0
min	7,3	94	97	56	55	5,3
max	7,5	230	250	343	367	9,9

Это связано с условиями проведения анализа карбонатных почв по методу Чирикова: часовое взбалтывание и длительный отстой способствуют созданию буферности растворителя за счет образования уксусного кальция, в результате чего концентрация уксусной кислоты в вытяжке не изменяется, что видно из данных таблицы 3.

Все вышесказанное дает основание полагать, что применение в качестве экстрагента раствора уксусной кислоты с концентрацией 0,5 моль/дм3 при определении подвижного фосфора и обменного калия (метод Чирикова) возможно не только на нейтральных почвах, но и на карбонатных черноземах с невысоким содержанием в них карбонатов.

Неоднородность состава фосфатного фонда в Красноярском крае сильно отражается на точности существующих градаций. В разных природных округах количество высокоосновных фосфатов (Са-Р III ) разное. Например, в Минусинском оно составляет 19–20%, Ачинско-Боготольском – 6–8, в Красноярском – 12% от общего фосфора. При взаимодействии 0,5 М раствора уксусной кислоты с почвой часть недоступных растениям высокоосновных фосфатов кальция переходит в раствор, при этом, чем больше их в почве, тем интенсивнее проявляется этот процесс. Установлено, что в наших условиях увеличение количества P 2 О 5 на 1 мг в форме Са-Р III влечет за собой повышение количества растворимых фосфатов по методу Чирикова на 0,5–0,6 мг, что является основной причиной, влияющей на достоверность существующих градаций.

Таблица 3

Изменение концентрации уксусной кислоты после взаимодействия с навеской карбонатных почв

pH KCI	Количество образцов	Без нейтрализации		С нейтрализацией
		Концентрация уксусной кислоты исходная	Концентрация уксусной кислоты в фильтрате	Концентрация уксусной кислоты исходная	Концентрация уксусной кислоты в фильтрате
		моль/дм3
6,0	10	0,50	0,50	0,50	0,52
6,2–6,8	10	0,50	0,49	0,50	0,52
7,0–7,4	10	0,50	0,49	0,50	0,52

По этой причине в Минусинском природном округе при содержании P 2 О 5 по Чирикову 150–170 мг/кг почвы действие суперфосфата на урожай культур было высокое, тогда как в Боготольском природном округе при концентрации P 2 О 5 100 мг/кг прибавки от фосфорных удобрений или отсутствовали, или были незначительные. В связи с этим существующие критерии оценки почв по содержанию подвижного фосфора и обменного калия необходимо корректировать в каждом природном округе с обязательным определением группового состава фосфатов и проведением диагностических опытов.

Таким образом, следует отметить, что на карбонатных черноземах с невысоким содержанием карбонатов уксусная кислота концентрации 0,5 моль/дм3 с предварительной нейтрализацией и без нейтрализации карбонатов извлекает одинаковое количество подвижного фосфора и обменного калия.

Для определения подвижного фосфора и обменного калия в пахотных горизонтах всех подтипов черноземов, в том числе и карбонатных с небольшим содержанием карбонатов, метод Чирикова является уникальным.

Для корректировки градаций по содержанию подвижного фосфора, обменного калия во всех природных округах края необходимо проводить диагностические опыты.