Выбор методов оценки изменения фосфатного и калийного состояния почв при антропогенном воздействии

Антропогенное воздействие является одним из факторов почвообразования, которое возможно зафиксировать на основной прикладной функции почв - плодородия (т.е. зависимости продуктивности почвы от некоторого набора основных количественных характеристик почв). Содержание и формы соединений питательных элементов в почве отражают характер почвообразовательного процесса и служат диагностическим показателем окультуренности и плодородия почв.

Необходимость количественных оценок плодородия почв делает актуальным анализ существующих методов эффективного количественного описания основных характеристик почв и, прежде всего, тех, которые определяют агрономическое качество почвы.

Для фиксации изменений и регулирования процессов, протекающих в почве, необходимо иметь надежную аналитическую информацию. Под надежностью следует понимать качество анализов, основными показателями которого являются правильность и воспроизводимость (их соответствие действительности) (Большаков, 1992).

Многообразие методов, используемых в почвоведении и агрохимии, ставит вопрос о необходимости строгого согласования задач исследования и объекта изучения с реальными возможностями методов анализа.

Аналитическое обеспечение в почвоведении и агрохимии - это открытая искусственная система (проектиремая человеком и по существу являющаяся физической моделью его замысла). Под системой в данной работе подразумевается набор методов, нацеленных на получение характеристик фосфатного и калийного состояния почв. По мнению Н.П. Карпинского

(1970), наиболее тесную связь с почвообразованием и степенью окульту-ренности почвы имеют общее содержание и формы почвенных фосфатов.

Методика оценки фосфатного и калийного состояния почв имеет более чем полуторавековую историю. Кроутер (цитируется по Куку, 1990) высказал мнение, что обилие применяемых методов объясняется отсутствием объективного способа оценки их эффективности. В настоящее время известно более 100 методов извлечения фосфора и более 150 методов экстракции калия из почвы (Прокошев и др., 2000; Кудеярова, 1995; Янишев-ский, 1996).

Большое количество разработанных методов определения подвижных форм фосфора и калия свидетельствует в первую очередь о том, что не найдено реактива (экстрагента), воздействие которого на почву было бы устойчиво эквивалентно усвояющей способности корневой системы растений (Глазунов, 1963; Гинсбург, 1981; Касинский, 1979; Кулаковская, 1990; Ониани, 1981; Петербургский, 1979; Перечень показателей..., 1981). Еще Д.Н. Прянишников (1952) писал: «... нужно удивляться не тому, что нет метода, дающего стопроцентное совпадение с показаниями растений, а скорее тому, что все же находятся методы, способные для известного круга почв и растений давать совпадения до 80%».

В агрохимслужбе России официально признанными считаются шесть методов определения подвижных форм фосфора и три метода совместного определения обменного калия и фосфора: Кирсанова (0,2 н. НС1), Чирикова (0,5 М СНзСООН) и Мачигина (1% (МН4)2СОз) (Агрохимические методы..., 1975). Одним из главных достоинств последних методов является возможность одновременного определения фосфора и калия. Эти результаты характеризуют фактическое (эффективное) плодородие почв. За более чем 30 лет существования агрохимслужбы этими методами выполнено огромное количество анализов. Накоплена существенная база данных.

Для характеристики потенциального плодородия разработаны методы определения потенциально доступных запасов. Такие анализы для широкого пользования не проводятся как стандартные, но их применяют для изучения специальных вопросов - раскрытия механизма трансформации Р и К, в почве для описания почвообразовательного процесса, как в процессе природной эволюции, так и при антропогенном воздействии.

Однако в современных условиях основным видом воздействия на почвы является комплексное природно-антропогенное. Это обстоятельство должно быть учтено при выборе метода получения количественных показателей изменения свойств плодородия.

Нами сделана попытка на основании собственных архивных и литературных экспериментальных данных выбрать и ранжировать существующие методы определения форм фосфора и калия в почве (табл. 1).

Таблица 1. Показатели фосфатного и калийного состояния почв при оценке их плодородия и устойчивости к агроистощению

Я К

cd Ц 3 я с Я “ п g S о s о в Д И cd о X -&

W я ч о & о ч о я о о я § я Я" я о о я

2 н Я cd Я Я я 8 в со в & о я ЗЯ нн &

S я 6 g 6 д о о р о СО — О S 5 Я Щ нн я s я cq но я" 9 cd М у р у » я Л И ^ § С    8 g § В я Н о у m ^ ° Й Я св    Н л св К 2 m s ” § о я § D 3 - — "^ « Й " « о ”8^1" Я S S 3 9 5 д св с ^И &§ я § я -&О

Г) Н 2 я о cd & ° X « Н g g о i в CJ <1> о я я м я я н н к g g

о у д о Я я Э" m о о 2 Я Д и ж о Я ■& д 2 " д 8 д о д д ж св cd о rc •&

из н я ч о ч 3 м о я м я 8 о ч о о н о W ч о м о к о м

6 о X 3 я § & о Я Я 5 Я я Я" к cd & О 3 я о ч н о

я cd & м" О н cd О о о X 3 я я о м я о я ЗЯ я я о я я ч о

я я о я о н о я я н о о я м о я о о о я W о X я в 2 cd я

л 5 Й м о ч о ч о cd*' я" н о о я я cd м о я § cd Н О я & о

я н о о я я н о о ч я я н о о § я & о м н о cd & о я о я

5 W я я о н о cd

Я & О ч о 8 5

Я 6 & ю о У Д Ж § S -& о О Я н д У 8 О И g ^ & 2 о о f S 5 е § | m £

22 я S S О g 1 Д » о Я я S & 2 о 22 Я У о я я ^ н о Б о 5 я Н cd Я 22- о п н

о (N с? н оо О S о s' V В м ^ ® &

5^    <^ о  о чо СЯ    ся н  н и  О о  о ^ д' я  S у  5 о   о С  к

зЯ ч ю ю £ К

о К

2 S Й Д й 2 § 8 И и

Д О о Я Н W я cd cd н cd Я Я cd Я О я я о ю Б о & м ю cd О а d £

2 х О О m н

Ч со У о о S я & о 0

§

§ & у ж И д я § к 8

я н о о о & о н cd НЕН

о О g •& о 5 X Я | 5 2 Я 0 §

м о Й ^ о о ^

§

2 к д о В

к

д д S

Д р t:

S

а

к

S о X ж В д 8

е

X

и

ж

к

g

я

I

к

s к S

Я S

я

§ и я

§

и эк к § ЬЙ

ЭК

ё эК

§

8 ё

X

эК

У О В к Д’| я I

эК

к к С

к

ЭК

ё

§

5 S

§

m

К я 5

2 к К <и

S

5 §

к

X 3

S cd К о К К о

В § к

§

эК О к к о

у я S ГА "^ ЭК g s-

к

§ ЬЙ

В

я

а

S я Z U

8 S

2 к к и е

К

О

К

2 к к о

а Ь£

ЬЙ

S

к ч cd ЬЙ о к cd Ч

Такая экспертная работа по характеристике и оценке используемых методов позволит с большой долей уверенности проводить обобщение имеющихся в литературе данных по содержанию и изменению форм фосфора и калия при антропогенном воздействии и выработке критериев показателей изменения по этим элементам.

Метод Гинзбург-Лебедевой (1981) позволяет строго селективно выделять отдельные фракции минеральных соединений почвенных фосфатов; наряду с фракциями Al-P, Fe-P выделяются три отдельные фракции фосфатов кальция (Са-Р1; Са-РП; Са-РШ), различающиеся по растворимости и доступности растениям. Так, в опыте с кукурузой на типичном черноземе установлено, что почти все фракции фосфора участвуют в питании этой культуры (преимущество принадлежит фракциям Са-Р1 и Са-РП), а апатитовая фракция Са-РШ практически не участвует в питании растений. Следовательно, по состоянию апатитовой фракции можно судить об устойчивости почв к агроистощению фосфором.

Объективное представление о запасах доступного для растений калия и их изменений в почве можно получить только при использовании нескольких взаимодополняющих друг друга методов исследования калийного режима. Эти показатели должны характеризовать как статическое, так и динамическое состояние усвояемого растениями калия. В том числе необходимо определить фиксирующую способность почвы и необменно фиксированный калий (метод Хейлока).

К числу показателей, по которым необходимо проводить оценку обеспеченности растений доступным калием и определять степень изменения запасов обменного калия в почвах всех типов относятся следующие: 1) обменный калий (метод Масловой); 2) отношение обменного калия (метод Масловой) к легкоподвижному калию (метод Голубевой); на почвах с высоким содержанием кальция в ППК вместо подвижности можно определить калийный потенциал; 3) необменный калий (метод Pratt); 4) потенциальная калийная буферная способность почвы (метод Beckett). Нами (совместно с Чижиковой, 1998) предпринята попытка связать степень обеспеченности растения калием, рассчитанную по содержанию его подвижных форм, с одним из литологоминералогических показателей почв - содержанием гидрослюд в илистой фракции как источника ближнего, по Н.И. Горбунову, резерву калия в почве. В табл. 2 представлены данные о содержании гидрослюд в илистой фракции (илистые гидрослюды), рассчитанных на почву в целом с учетом количества этой фракции, и по запасам обменного калия как интегрального показателя калийного состояния почв по обеспеченности растений этим элементом. На основании экспертной оценки собственных и литературных данных сделано ранжирование этих показателей для пахотных горизонтов почв, сформированных на отложениях разного генезиса, имеющих наиболее широкое распространение на территории европейской части России.

Таблица 2. Содержание гидрослюд и запасы обменного калия в почвах

Почвы, развитые на разных породах	Гидрослюды*, %	Запасы обменного калия**, кг/га		Степень обеспеченно-сти растений обменным калием
		кислые почвы	нейтральные почвы
Подзолистые, дерново-подзолистые на песчаных отложениях	1-3	<220	Нет	Низкая
Степные, полупустынные на песчаных, супесчаных отложениях	2-4	Нет	220-230	Средняя
Дерново-подзолистые на моренных отложениях	3-7	220-230	Нет	Средняя
Дерново-подзолистые, серые лесные на покровных отложениях	7-10	330-470	Нет	Повышенная
Серые лесные, черноземы на лёссовидных бескарбонатных суглинках	10-15	Нет	330-500	Высокая
Черноземы, каштановые на карбонатных лёссовидных суглинках	15-25	Нет	>500	Очень высокая

* Содержание гидрослюд илистых фракций, рассчитанных на почву в целом с учетом содержания илистых фракций.

** При вычислении запасов обменного калия учитывалась мощность слоя 0-25 см и содержание в нем калия (кислые почвы - по методу Кирсанова, нейтральные почвы - по методу Чирикова).

Проведен сопряженный анализ этого показателя и оценки обеспеченности почв подвижным калием. Установлено, что степень обеспеченности почв подвижными формами калия совпадает с ареалами, различающимися по содержанию илистых гидрослюд в почвах.

Полученный материал может быть опосредованно использован при характеристике эффективного почвенного плодородия по калию и позволит ответить отрицательно на высказывание Н.П. Горбунова (1978), о том что по присутствию в почвах значительного количества слюд и гидрослюд можно сказать, что в ней достаточно калия как в общем, так и в ближнем минеральном резервах. Но нельзя сказать, сколько калия в доступной растениям форме, каков калийный потенциал!

Хочется надеяться, что экспертная оценка методов определения форм фосфора и калия в почве будет полезна при изучении изменения свойств почв и получения критериев по этим показателям для разработки нормативов изменения свойств почв и прогнозов при антропогенном воздействии.