Изучение буферной способности чернозема выщелоченного по отношению к фосфатам Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ

Изучение буферной способности чернозема выщелоченного по отношению к фосфатам

И.В. Синявский, д.б.н., Л.В. Уфимцева, к.б.н, Н.В. Родионова, студентка, Институт агроэкологии - филиал ФГОУ ВПО Челябинский ГАУ

Оптимизация фосфатного состояния в расчете на прогнозируемый урожай возможна только на основе глубокого теоретического анализа процессов, регулирующих химическое равновесие и трансформацию соединений фосфора в почве. Количественными показателями данных процессов являются фосфатный потенциал и потенциальная буферная способность почв по отношению к фосфору. Под фосфатной буферной способностью почв понимают способность почв поддерживать концентрацию фосфора на определенном уровне независимо от выноса фосфора растениями или дополнительного внесения фосфора с удобрениями[1, 2].

В настоящей работе представлен материал по фосфатной буферности пахотного и подпахотного горизонтов чернозема выщелоченного тяжелосуглинистого среднемощного - почвы, типичной для лесостепи Зауралья. Целью работы являлась количественная оценка фосфатной бу-ферности почвы в лабораторных условиях, сопоставление полученных результатов с данными вегетационных опытов, а также математическое описание адсорбции фосфатов почвой.

Процессы адсорбции ионов почвенным поглощающим комплексом обратимы и протекают во времени. В связи с этим нами была изучена кинетика взаимодействия фосфатов с почвой (рис. 1). В первое время после вступления фосфатов в реакцию с почвенным раствором поглощение идет быстрыми темпами и процессы десорбции практически не наблюдаются. По истечении 10 часов адсорбция фосфатов замедляется, так как к этому времени практически уже все активные почвенные центры прореагировали с раствором фосфатов, и на этой стадии начинают сильнее проявляться процессы десорбции. Через 24 часа система приходит в равновесное состояние. В связи с этим при дальнейшем изучении адсорбции мы проводили определение фосфатов в водной вытяжке через сутки.

Нами были проведены модельные опыты, в которых количественно определялось поглощение фосфатов в зависимости от исходных концентраций ионов в растворе. По разности между исходной (С0) и равновесной (Сравн.) концентрациями фосфатов (учитывая содержание фосфатов в почве) нами рассчитана величина адсорбции (Г) (рис. 2).

Рис. 1 - Кривая адсорбционного взаимодействия фосфатов с почвой во времени

Со, мг/кг почвы ----слой 0-20 см слой 20-40 см

Рис. 2 - Кривые адсорбционного взаимодействия фосфатов с почвой

Для расчета предельной адсорбции нами были дифференцированы экспериментальные данные и построены графики зависимости ^МГ = Г(С) (рис. 3).

слой 20-40 см ---слой 0-20 см

Рис. 3- Кривые дифференцирования данных адсорбции фосфатов почвой

Максимум на кривых соответствует величине предельной адсорбции, наблюдается при вводимой концентрации фосфатов 1250 мг/кг почвы и составляет 600 мг/кг (для слоя 0-20 см) и 650 мг/кг (для слоя 20-40 см).

Буферная способность чернозема выщелоченного северной лесостепи Зауралья по отношению к фосфатам, рассчитанная по результатам вегетационных опытов, колеблется в пределах от 660 до 680 мг на 1 кг почвы[3]. Таким образом, результаты лабораторных исследований согласуют-

ся с данными вегетационных опытов, что свидетельствует о достоверности исследования и возможности использования данных методических подходов при изучении фосфатной буферности почв.

Различие в полученных результатах может быть обусловлено двумя основными причинами. Во-первых, химической пестротой почвенного покрова, во-вторых, микробиологическими процессами, не учитываемыми нами в лабораторных условиях.

Анализ литературных данных показал, что на сегодняшний день теория адсорбции на твердой поверхности в целом и почве в частности разработана недостаточно. Для описания изотерм адсорбции используются уравнение Г. Фрейндлиха и теория мономолекулярной адсорбции Ленг-мюра[4].

Применение линеаризации и регрессионного анализа позволило нам оценить математический характер полученных в ходе опытов зависимостей. Зависимость адсорбции фосфатов почвой от их исходной концентрации описывается степенной функцией.

Для слоя 0-20 см: Г = 1,127С0-899, г = 0,995. Для слоя 20^0 см: Г = 0,71 ОС0 980, г = 0,995. Полученные результаты являются математическим выражением уравнения Г. Фрейндлиха. Согласно классическим химическим представлениям мы имеем дело преимущественно с ионной адсорбцией.

Таким образом, результаты проведенных нами исследований позволили не только оценить буферную способность чернозема выщелоченного по отношению к фосфатам, но и установить соответствие механизма протекающих процессов существующим теориям поглощения на твердом сорбенте.

Литература

1. Дахдух Салах Махмуд Мохамед. Фосфатный потенциал и потенциальная буферная способность по отношению к фосфору главных типов почв: Автореферат на соискание уч. степени канд. биол. наук - М., 1988. - 22 с.

2. Химические основы буферности почв / Т.А. Соколова, Г.В. Мо-тузова, М.С. Малинина, Т.Д. Обуховская. - М.: Изд-во МГУ, 1991. - 106 с.

3. Синявский И.В. Агрохимические и экологические аспекты плодородия черноземов Зауралья: Монография / ЧГАУ. - Челябинск, 2001. - 275 с.

4. Болдырев А.И. Физическая и коллоидная химия - М.: Высшая школа, 1983. - 408 с.