Динамика содержания фосфора и калия в черноземных почвах самарского аграрного карбонового полигона

Полный текст

Создание оптимального уровня содержания подвижных форм фосфора и калия в почве, является одной из важнейших задач земледелия. Фосфор и калий ‒ одни из основных элементов питания, потребляемых в наибольших количествах. При этом их усвоение происходит лишь из доступных форм, количество которых определяет эффективное плодородие почв [1, 2]. Интенсивность и направленность динамики содержания подвижных фосфатов определяется влажностью почвы, ее температурным режимом, а также применением удобрений. Факторы внешней среды (температура, условия увлажнения) и приемы агротехники действуют и на сезонную динамику содержания обменного калия в почве. Повышения температуры среды, сопровождающееся высушиванием почвы в естественных условиях, обуславливают изменение состояния коллоидов и физических свойств многослойных минералов, что является одной из причин иммобилизации обменного калия в определенные периоды. Поэтому важно контролировать содержание элементов питания и следить за динамикой изменения обеспеченности почв подвижными формами калия и фосфора, чтобы в дальнейшем разрабатывать мероприятия по регулированию питательного режима почв под различные сельскохозяйственные культуры [3].

Цель исследования – оценка изменения содержания подвижных форм калия и фосфора в почвах для последующего контроля и выявления признаков, влияющих на почвенное плодородие черноземных почв центральной агроклиматической зоны Самарской области.

В задачи исследования - оценка изменений содержания подвижных форм фосфора и калия при использовании практик почвозащитного ресурсосберегающего земледелия; уточнение классификации почв по степени обеспеченности питательными элементами.

Материал и методы исследований. Исследовательские работы велись по почвам черноземного типа в центральной агроклиматической зоне Самарской области. По природно-ландшафтному районированию территория района относится к двум почвенно-климатическим зонам – к южной лесостепи Высокого Заволжья и к северной степи Заволжья. Климатические условия района характеризуются резкими температурными контрастами: холодной зимой, жарким летом, быстрым переходом от зимы к лету, коротким весенним периодом, неустойчивостью атмосферных осадков. Среднегодовая температура воздуха составляет +3,8...+4°С. Сумма температур выше 10°С составляет от 2500 на севере до 2700 на юге района. По количеству выпадающих осадков Кинельский район относится к зонам умеренного (на севере) и пониженного (на юге) увлажнения. Значение ГТК – 0,7-0,9.

В процессе исследований проводился сбор фондовых данных почвенного обследования за 1992 г. и 2002 г, анализ собранного материала, в 2022 году было проведено обследование земель сельскохозяйственного назначения и отобрано для анализа 54 образца из 9 разрезов (глубиной 0,90-1,0 м), 5 полуям (глубиной 0,60-0,65 м), 1 прикопки. Каждая точка копания координировалась, проводилась фиксация, заполнялся полевой журнал с морфологическим описанием строения почвенного профиля [4]. Лабораторные исследования проводили по общепринятым методикам и опирались на протоколы MRV Verra, ФАО, руководствовались методикой МГЭИК, в соответствии с которыми на объекте была проведена оценка содержания подвижных форм основных элементов питания.

Результаты исследований. В ходе проделанной работы исследованы показатели состояния плодородия земель сельскохозяйственного назначения за период между обследо­ваниями 1992 г и 2002 г и заложены точки копания 2022 г (табл. 1). Исследуемая территория состоит из трех массивов, два из которых расположены по разные стороны р. Б. Кинель, вблизи его впадения в р. Самару, третий, небольшой по площади – в пойме р. Самары.

Правобережная часть относится к лесостепной зоне. Она расположена на южных склонах реки Большой Кинель и отличается относительно возвышенным эрозионноопасным рельефом. Здесь сформировались черноземы выщелоченные, типичные, типичные карбонатные, типичные остаточно-карбонатные и типичные остаточно-луговатые. Небольшую площадь занимают аллювиальные почвы.

 

Таблица 1

Перечень почвенных разновидностей Самарского аграрного карбонового полигона

№	Название почв	Почвообразующие породы	Условия залегания по рельефу
1	Чернозем обыкновенный остаточно-луговатый малогумусный среднемощный легкосуглинистый	Древнеаллювиальные карбонатные суглинки	Надпойменная терраса р.Б.Кинель
2	Чернозем обыкновенный остаточно-луговатый малогумусный среднемощный среднесуглинистый
3	Чернозем обыкновенный остаточно-луговатый карбонатный малогумусный среднемощный среднесуглинистый
4	Лугово-черноземная карбонатная малогумусная среднемощная тяжелосуглинистая		Возвышения в виде гряд и бугров на надпойменной террасе р. Б. Кинель
5	Чернозем обыкновенный остаточно-луговатый карбонатный малогумусный среднемощный тяжелосуглинистый		Надпойменная терраса р.Б.Кинель
6	Комплекс: 1. Лугово-черноземная карбонатная солончаковая сильнозасолённая малогумусная среднемощная среднесуглинистая; 2. Солонец лугово-черноземный солончаковый очень сильно засоленный многонатриевый средний легкоглинистый (10-25%)	Древнеаллювиальные засоленные глины	Пониженные участки надпойменных террас рек Б. Кинель и Самара
7	Чернозем обыкновенный остаточно-луговатый карбонатный малогумусный среднемощный тяжелосуглинистый	Древнеаллювиальные карбонатные суглинки	Надпойменная терраса р. Б. Кинель
8	Чернозем обыкновенный остаточно-луговатый карбонатный малогумусный среднемощный тяжелосуглинистый
9	Комплекс: 1. Солончак луговой глубоко профильный корковый легкоглинистый; 2. Луговая карбонатная солончаковая очень сильно засоленная среднесолонцеватая среднегумусная маломощная легкоглинистая (25-50%)	Древнеаллювиальные засоленые глины	Понижения на надпойменной террасе р. Самара с хорошо выраженным микрорельефом
10	Чернозем обыкновенный остаточно-луговатый малогумусный среднемощный легкосуглинистый	Древнеаллювиальные карбонатные глины	Надпойменные террасы рек Б. Кинель и Самара
11	Чернозем обыкновенный малогумусный среднемощный среднесуглинистый	Делювиальные карбонатные суглинки	Плато увалов и пологие (1-2°) западные и юго-западные и южные склоны
12	Чернозем обыкновенный малогумусный среднемощный среднесуглинистый
13	Чернозем обыкновенный остаточно-луговатый карбонатный малогумусный среднемощный тяжелосуглинистый	Древнеаллювиальные карбонатные суглинки	Надпойменная терраса р. Б. Кинель

 

Левобережная часть, геоморфологически относится к степной зоне, расположена на надпойменной террасе и в пойме реки Большой Кинель, а также на территориально примыкающей к ним части надпойменной террасы реки Самара. Почвенный покров представлен черноземами обыкновенными, обыкновенными остаточно-луговатыми, лугово-черноземными и аллювиальными почвами. Значительное распространение имеют солонцеватые и засоленные почвы, а также солонцы и солончаки, чему способствовало неглубокое залегание минерализованных грунтовых вод (1-3 м). На участке, находящемся в пойме реки Самара, сформировались аллювиальные почвы.

В правобережной части большую площадь занимают эродированные почвы, среди которых преобладают слабосмытые, распространенные на слабопокатых склонах. На пока­тых и крутых склонах сформировались средне и сильносмытые черноземы, занимающие меньшую площадь. К сильноэродированным землям относятся также смытые и намытые почвы оврагов и балок.

По итогам проделанной работы по ретроспективному анализу состояния за период между почвенными обследованиями 1992-2002-2022 гг. получены показатели состояния пло­дородия земель сельскохозяйственного назначения, что позволило выявить и установить динамику изменения основных свойств и признаков почв. В таблице 2 представлены данные по содержанию подвижных форм калия и фосфора в различных почвах с глубины 0-30 см.

Содержание подвижных форм фосфора в почве верхнего пахотного горизонта (0-30) за период межу обследованиями 1992-2002 гг в большей части осталась без изменения и относится к IV классу повышенной обеспеченности. Лишь чернозем обыкновенный оста­точно-луговатый среднегумусный среднемощный среднесуглинистый, лугово-черноземная карбонатная среднегумусная среднемощная тяжелосуглинистая и чернозем обыкновенный остаточно-луговатый карбонатный глубокосолончаковатый тучный среднемощный тяжелосуглинистый относятся к III классу средней обеспеченности фосфором.

Значительные изменения произошли в содержании подвижных форм фосфора в почве верхнего пахотного горизонта (0-30 см) за период межу обследованиями 2002-2022 гг. в сторону повышения классности до V и VI высокой и очень высокой обеспеченности.

 

Таблица 2

Динамика изменения обеспеченности почв подвижным фосфором и калием

Номер разреза	Агрохимические показатели по годам исследования
	Содержание подвижного фосфора по Чирикову, мг/кг			Содержание подвижного калия по Чирикову, мг/кг
	1992	2002	2022	1992	2002	2022
1	122	148	163	305	143	53
2	79	85	236	210	148	172
3	-⃰	130	32,6	180	116	58
4	55	69	70	-	78	90
5	-	172	25	300	204	150
6	-	108	43	-	114	82
7	-	172	65	300	172	20
8	-	89	225	300	76	104
9	-	110	183	-	181	9
10	108	130	107	-	130	32
11	131	114	181	195	130	66
12	131	122	232	195	129	71
13	-	172	245	-	204	137
НСР	3,66	4,52	11,24	7,91	5,50	6,63

Примечание* – не определялось

 

В черноземе обыкновенном остаточно-луговатом карбонатном среднегумусном среднемощном среднесуглинистом и высокогумусном среднемощном тяжелосуглинистом, в комплексе лугово-черноземной карбонатной солончаковой сильно-засолённой тучной среднемощной среднесуглинистой с солонцом, а также в черноземе обыкновенном остаточно-луговатом карбонатном солончаковатом очень сильно засоленном тучном среднемощном тяжелосуглинистом произошло снижение с IV класса повышенной обеспеченности до II класса низкой обеспеченности почвы подвижным фосфором. Лугово-черноземная карбонатная среднегумусная среднемощная тяжелосуглинистая почва и чернозем обыкновенный остаточно-луговатый высокогумусный среднемощный легкосуглинистый остались в той же градации обеспеченности.

В целом можно отметить повышение содержания подвижного фосфора в 2022 году в большинстве почв по сравнению с обследованиями 1992 и 2002 гг в среднем на 27-198%. Наибольшая прибавка отмечена на черноземе обыкновенном остаточно-луговатом среднегумусном среднемощном среднесуглинистом. Однако на черноземе обыкновенном остаточно-луговатом карбонатном среднегумусном среднемощном среднесуглинистом, высокогумусном среднемощном тяжелосуглинистом и солончаковатом очень сильно засоленном тучном среднемощном тяжелосуглинистом, на лугово-черноземной карбонатной солончаковой сильнозасолённой тучной среднемощной среднесуглинистой почве в комплексе с солонцом произошли изменения в сторону снижения количества подвижного фосфора на 61-85%. На черноземе обыкновенном остаточно-луговатом высокогумусном среднемощном легкосуглинистом содержание фосфора в 2022 г уменьшилось на 1,3% относительно значения 1992 г.

Показателем обеспеченности растений калием считается содержание в почве обмен­ного калия. Результаты испытаний представлены в таблице 2. За период 1992-2002 гг почвы характеризовались высокой и очень высокой степенью обеспеченности калием, за исключе­нием лугово-черноземной карбонатной среднегумусной среднемощной тяжелосуглинистой, которая относится к среднему уровню обеспеченности подвижным калием. Однако, в 2022 году произошли изменения в сторону снижения содержания подвижного калия за 20-30 летний период в среднем на 18-95% за исключением лугово-черноземной карбонатной среднегумусной среднемощной тяжелосуглинистой почвы, где выявлено повышение количества калия на 16% относительно обследования 2002 года. В связи с этим большинство почв за период 2002-2022 гг характеризовались средней и низкой обеспеченностью калием. За исключением чернозема обыкновенного остаточно-луговатого среднегумусного среднемощного среднесуглинистого, чернозема обыкновенного остаточно-луговатого карбонатного высокогумусного среднемощного тяжелосуглинистого и тучного среднемощного тяжелосуглинистого, где обеспеченность калием оценивается как высокая. Лугово-черноземная карбонатная среднегумусная среднемощная тяжелосуглинистая, комплекс лугово-черноземной карбонатной солончаковой сильно-засолённой тучной среднемощной среднесуглинистой почвы и солонца лугово-черноземного солончакового очень сильно засоленного многонатриевого легкоглинистого (10-25%) и чернозем обыкновенный остаточно-луговатый карбонатный глубокосолончаковатый тучный среднемощный тяжелосуглинистый харктеризуются повышенным содержанием подвижных форм калия за период с 2002 по 2022 годы.

По результатам исследования проведена статистическая обработка полученных данных и посчитан коэффициент корреляции (r) [5-7] между содержанием фосфора и калием в почве по годам исследования (табл. 3).

 

Таблица 3

Корреляционная зависимость содержания калия и фосфора в почве

Годы исследований	Коэффициент корреляции, r	Степень зависимости	Уравнение регрессии
1992	0,04	слабая	у = 0,07 х + 217,75
2002	0,76	сильная	у =0,93 х + 24,98
2022	0,22	слабая	у = 0,13 х + 62,00
1992-2022	0,10	слабая	у = 0,12 х + 110,60

 

Анализ данных показал, что наиболее тесная связь наблюдается в.2002 году, коэффициент корреляции равен 0,76, что указывает на прямую положительную зависимость. В 1992 и в 2022 годах выявлена слабая зависимость между содержанием калия и фосфора в почве, r соответственно равнялись 0,04 и 0,22 Значения коэффициента регрессии, близкого к нулю в данном случае говорит о почти полном отсутствии линейной зависимости между показателями. Слабая прямая зависимость подтверждается и при анализе данных за весь период исследования – коэффициент корреляции в этом случае равен 0,1.

Заключение. По итогам проделанной работы по ретроспективному анализу состояния за период между почвенными обследованиями 1992-2002-2022 гг. получены показатели состояния плодородия земель сельскохозяйственного назначения. Проведенный анализ по содержанию подвижных форм фосфора и калия по 3-м турам обследования позволяет сделать следующее заключение: за период между обследованиями 1992-2022 гг. наблюдается тенденция повышения содержания подвижного фосфора в 2022 году в большинстве почв по сравнению с обследованиями 1992 и 2002 гг в среднем на 27-198 %. Только на черноземе обыкновенном остаточно-луговатом карбонатном среднегумусном сред­немощном среднесуглинистом, высокогумусном среднемощном тяжелосуглинистом и солон­чаковатом очень сильно засоленном тучном среднемощном тяжелосуглинистом, на лугово-черноземной карбонатной солончаковой сильнозасолённой тучной среднемощной среднесуглинистой почве в комплексе с солонцом произошли изменения в сторону снижения коли­чества подвижного фосфора на 61-85%. В период 1992-2002 гг почвы характеризовались высокой и очень высокой степенью обеспеченности калием. Однако, в 2022 году произошли из­менения в сторону снижения содержания подвижного калия за 20-30 летний период в среднем на 18-95% за исключением лугово-черноземной карбонатной среднегумусной среднемощной тяжелосуглинистой почвы, где выявлено повышение количества калия на 16% относительно обследования 2002 года. В связи с этим большинство почв за период 2002-2022 гг характеризовались средней и низкой обеспеченностью калием. По значению коэффициента корреляции, равному 0,1 выявлена слабая прямая зависимость между содержанием в почве фосфора и калия.

Об авторах

Наталья Михайловна Троц

Самарский государственный аграрный университет; Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева

Email: troz_shi@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3774-1235

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ведущий научный сотрудник

Россия, Усть-Кинельский, Самарская область; Самара

Галина Игнатьевна Чернякова

Самарский государственный аграрный университет; Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева

Email: chernyakovagi@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1339-4769

кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник

Россия, Усть-Кинельский, Самарская область; Самара

Анна Алексеевна Бокова

Самарский государственный аграрный университет; Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева

Автор, ответственный за переписку.
Email: anuta1998b@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5193-364X

аспирант, младший научный сотрудник

Россия, Усть-Кинельский, Самарская область; Самара

Евгений Евгеньевич Суворов

Самарский государственный аграрный университет; Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева

Email: ee_suvorov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5702-0246

аспирант, младший научный сотрудник

Россия, Усть-Кинельский, Самарская область; Самара

Список литературы

Дополнительные файлы