Подвижность калия гранулометрических фракций дерново-подзолистых почв и чернозема

• Автор: Петрофанов, Владислав Леонидович
• Шифр специальности: 03.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 155 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР РАЗВИТИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОДВИЖНОСТИ КАЛИЯ В ПОЧВАХ
1.1 Роль гранулометрических фракций в сорбции и десорбции калия почвами
(калий-снабжающей способности почв)
1.2 Роль минералогии глинистых частиц в сорбции (фиксации) и мобилизации
калия
1.3 Влияние степени окультуренности почв на фиксацию и мобилизацию калия
1.4 Методические подходы в определении фиксированного калия
1.5 Изучение динамики и кинетики десорбции калия
1.6 Методические подходы к изучению динамики и кинетики десорбции калия
ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Объекты и методы исследований
2.2. Агрохимическая характеристика почв
2.3 Гранулометрический состав
2.4 Минералогический состав исследованных фракций
2.5 Органическое вещество в почвах и фракциях
2.6 Емкость катионного обмена гранулометрических фракций и почв
2.7 Формы калия в исследованных фракциях и почвах
ГЛАВА 3. СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВ И ИХ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИХ ФРАКЦИЙ В ОТНОШЕНИИ КАЛИЯ
3.1 Сорбция калия почвами и гранулометрическими фракциями
3.2 Долевое участие гранулометрических фракций в сорбционной способности
почв в отношении калия
ГЛАВА 4. ДЕСОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВ И ИХ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИХ ФРАКЦИЙ В ОТНОШЕНИИ КАЛИЯ
4.1 Десорбционные свойства фракций и почв
4.2 Десорбируемость нативного калия из почв и их гранулометрических фракций
4.3 Долевое участие гранулометрических фракций в десорбируемости калия из
почв
4.4 Зависимость изменения коэффициентов селективности калия от доли калия в
емкости катионного обмена
4.5 Описание динамики десорбции калия с использованием уравнения первого
порядка
4.6 Описание динамики десорбции калия с использованием модели
параболической диффузии
ГЛАВА 5. ВОЗМОЖНОСТИ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
5.1 Дифференцированная оценка запасов обменного калия в почвах с учетом
интенсивности десорбции
5.2 Оптимальные параметры содержания калия в почвах
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Калий является одним из основных биофильных элементов, который отвечает за плодородие и производительную способность почв. Несмотря на большое количество работ, посвященных калийному состоянию почв, поведение калия в почвах остается в центре внимания почвоведов. Одной из наиболее дискутируемых является проблема формирования калий-снабжающей способности почв.
Существенное влияние на подвижность калия в почве и доступность его растениям оказывают взаимодействие между раствором и твердой фазой почв. Скорость и направление реакций между растворимым, обменным калием и калием почвенных минералов определяют судьбу калия в почве - будет ли он выщелочен в нижележащие горизонты, использован растениями или превращен в необменные, труднодоступные растениям формы. Однако, в то время как различным аспектам ионного обмена почвенного калия посвящено большое количество исследований, тем не менее работы по изучению кинетики реакций калия в почве ограниченны. Существует ряд публикаций, посвященных кинетике десорбции калия из почв [7, 80, 121, 122, 128, 129, 132, 133, 157, 159, 170, 228, 229, 232, 237], а также посвященных изучению кинетики реакций в чистых глинистых системах [138, 148, 149, 154, 182, 193, 195, 199, 200, 201, 202, 214, 229, 230, 252]. Изучению же кинетики десорбции калия из
гранулометрических фракций почв, где поглощающий комплекс имеет сложную структуру, в которой тесным образом связаны глинистые минералы, оксиды, органическое вещество, посвящено очень мало работ [126, 178, 179, 238]. Очень небольшое количество работ [35, 54, 68, 70, 100] посвящено изучению десорбции калия из гранулометрических фракций, в которых были использованы различные вытяжки (IM CH3COONH4, 0,5 н. уксусная кислота,IM HNO3, 0,01 М НС1, низкомолекулярные органические кислоты, Н- и Са-смолы, 0,01 М СаСЬ). Практически не изучена кинетика и динамика выхода калия из почв и их гранулометрических фракций при различных уровнях
обеспеченности питательными элементами. Недостаточно данных для оценки роли отдельных гранулометрических фракций в снабжении растений этим элементом.
Цель.
Оценить содержание подвижных форм калия и особенности динамики его десорбции из пахотных горизонтов дерново-подзолистых почв и чернозема в целом и их гранулометрических фракций при различных системах удобрения.
Основные задачи исследования:
1) Дать оценку содержания подвижных форм калия для почв и их гранулометрических фракций;
2) Выявить долевое участие отдельных гранулометрических фракций в общем содержании подвижных форм калия;
3) Изучить динамику десорбции калия из образцов почв и гранулометрических фракций на основе использования 0,01 М раствора СаС12;
4) Изучить связь показателей калийного состояния и интенсивности десорбции со свойствами почв, гранулометрических фракций и системами удобрений;
5) оценить потенциальную обеспеченность растений калием с учетом распределения элемента по легко- и труднодоступным обменным позициям.
Научная новизна.
1) Впервые изучены параметры десорбции калия из гранулометрических фракций (включая коллоидную и предколлоидную) трех почв, функционирующих в условиях длительных полевых опытов с удобрениями и различающихся по гранулометрическому составу;
2) Получены данные по содержанию подвижных форм калия гранулометрических фракций указанных почв;
3) Оценены доли калия в планарных и специфических позициях для гранулометрических фракций в зависимости от генезиса почвы и их уровня обеспеченности калием.

каждого взбалтывания. Полученный раствор сливали в мерную колбу на 100 мл после каждой обработки. Далее центрифугат доводился до метки с помощью 1н. КС1. В полученных вытяжках определялся суммарно вытесненный Са и М. Емкость катионного обмена определялась по разности между суммарно вытесненным количеством Са и М£ из Са-насыщенной почвы и тем количеством этих элементов, что содержалось в объеме механически удерживаемого образцом равновесном растворе.
Для оценки динамики десорбции калия гранулометрических фракций и почв был использован кинетический метод, предложенный Спарксом [229, 231]. Порционный метод в связи с тем, что нет гарантии того, что будет достигнута одинаковая скорость потока экстрагирующего раствора как в колонках с крупными гранулометрическими фракциями, так и с самыми мелкими. Кроме того, количество выделяемого из почвенных образцов илистых частиц: коллоидов (<0,2 мкм) и предколлоидов (0,2-1,0 мкм), недостаточно для того, чтобы сделать колонку. Для порционного метода изучения кинетических параметров достаточно небольшой массы образца, чтобы при помощи многократного вытеснения калия провести опыт.
В ходе проведения кинетического опыта с помощью колонок, определение элементного состава раствора на выходе из колонки чаще всего происходит не мгновенно. Раствор на выходе из колонки собирают в емкости. Фактором количества собираемого в них экстракта выступает временной параметр. При этом концентрация калия в первой и последней каплях, поступающих в одну и ту же емкость, могут существенно различаться. А внутри емкости-приемника, после колонки, концентрация экстракта усредняется.
В случае использования порционного метода вытеснение ионов из образцов происходит до тех пор, пока не установится равновесие содержания элемента между его содержанием в образце и в растворе. Обновляя раствор экстрагента, удаляя прореагировавший, создаются условия для