МІКРОДОБРИВО

Содержание фосфора в почве и его мобилизация

В почве фосфор наименее мобилен среди NPK, что часто выводит его в разряд лимитирующих факторов: дефицит фосфора является вторым после азота по частоте встречаемости. Более 80% фосфора почвы непосредственно недоступны для растений. А его высокая ретроградация (превращение в малодоступные соединения) является «камнем преткновения» успешной технологии внесения фосфорных удобрений. Поэтому одной из важнейших задач агрохимии фосфора является разработка приемов повышения доступности фосфатов почвы растениям.


Содержание общего (валового) фосфора в различных почвах (% от сухой массы) варьирует в довольно широком диапазоне: в дерново-подзолистых почвах — 0,05—0,15; серых лесных — 0,10—0,20; черноземах — 0,15—0,30; каштановых почвах — 0,10—0,20; сероземах — 0,08—0,16; красноземах — 0,09—0,18. Однако валовое содержание фосфора в почве не может служить строгим показателем возможности его использования растениями. Растениям хорошо доступны лишь водорастворимые дигидрофосфаты и в меньшей степени — гидрофосфаты, концентрация которых в почвенном растворе незначительна, так как они постепенно переходят в слаборастворимые фосфаты. Фосфаты, находящиеся в аморфном состоянии, растворимы в слабых кислотах и могут служить источником фосфорного питания растений. По мере кристаллизации они становятся недоступными многим сельскохозяйственным культурам.

Подвижный фосфор в почвах природно-антропогенных зон аккумулируется в верхнем гумусовом горизонте почвы, за счет связывания с гуминовыми кислотами, которые в силу своей низкой растворимости концентрируются преимущественно в верхних горизонтах почв.

В почвах техногенно-антропогенных зон наблюдается резкое колебание содержания Р2О5 как между почвенными разрезами, так и между горизонтами одного профиля. В верхних слоях почв 17 % реплантоземов и 42 % урбаноземов содержание подвижного фосфора гораздо ниже, чем в подстилающих слоях. Такие резкие колебания подвижного фосфора обусловлены тем, что горизонты урбаноземов и реплантоземов имеют антропогенное происхождение. Толща этих почв захламлена и содержит различные грунты и техногенные отходы (торф, шлак и др.), используемые при их создании.

Подвижный фосфор в дерновоподзолистых почвах определяют методом Кирсанова (вытяжка 0,2 н. НСl) и Чирикова (0,5 н. СН3СООН), в черноземах — методом Чирикова и Труога (0,002 п. H2 SO4), в карбонатных почвах — методом Мачигина (1 %-ный раствор K2 CO3), в красноземах — методом Аррениуса (1%-ная лимонная кислота) и Ониани (0,1 и. H24).

Результаты анализов почвы оформляют в виде агрохимических картограмм, на которых различными цветами выделяют площади с разной степенью обеспеченности подвижными формами N, Р и К. По степени обеспеченности почвы подразделяют на шесть классов: очень низкая (I), низкая (II), средняя (III), повышенная (IV), высокая (V) и очень высокая (VI) (табл. 3). Анализы почвы на азот из-за отсутствия надежного и простого метода определения доступных его форм проводятся еще редко. Данные о степени обеспеченности почвы подвижными формами питательных веществ позволяют судить о потребности их в удобрениях, а также корректировать рекомендуемые нормы удобрений под отдельные культуры.

Группировка почв по обеспеченности подвижными формами фосфора, мг на 100 г почвы
Класс почвы P2O5
по Кирсанову по Чирикову по Мачигану по Аррениусу
I <2.5 <2 <1 <8
II 2.5-5 2-5 1-1.5 8-15
III 5-10 5-10 1.5-3 15-30
IV 10-15 10-15 3-4.5 30-45
V 15-25 15-20 4.5-6 45-60
VI >25 >20 >6 >60

Наиболее подвижными в почве являются соединения фосфора первой (все фосфаты щелочных металлов и аммония; MgHPO4, CaHPO4, Mg3(PO4)2 и частично Ca3(PO4)2)и второй (Ca3(PO4)2, часть фосфоритов и апатитов, часть AlPO4 и фитина) групп фосфатов (см. табл. 1).

Таблица 1 Схема группового состава фосфатов в почве по Ф.В. Чирикову [5]

Группа фосфатов Растворитель, применяемый для вытеснения фосфатов из почвы Предполагаемые фосфаты, входящие в группу
1 Н2О + СО2 (0,05 – 0,06 Н) Все фосфаты щелочных металлов и аммония; MgHPO4, CaHPO4, Mg3(PO4)2 и частично Ca3(PO4)2
2 0,5 H раствор C2H4O2 Ca3(PO4)2, часть фосфоритов и апатитов, часть AlPO4 и фитина
3 0,5 Н раствор НСl Фосфориты и апатиты, AlPO4, FePO4, основные фосфаты железа и алюминия, фитин
4 3,0 Н раствор NH32O Нуклеины, нуклеопротеиды, комплексные соединения фосфатов и гуминовых кислот

С повышением содержания в почвах гумуса увеличивается и содержание в них органического фосфора, поэтому в хорошо гумусированных почвах его доля значительно выше, равным образом как и в пахотном горизонте по сравнению с подпахотным. В черноземах доля фосфора, входящего в органические соединения почв, составляет 60—70%, в серых лесных почвах — 30—50 и дерново-подзолистых почвах — 20—30% от общего содержания фосфора в почвах.

Содержание неорганических фосфатов в почвах обусловлено в значительной мере их минералогическим составом и климатическими условиями, оказывающими непосредственное влияние на трансформацию фосфора, химические, физико-химические, биологические свойства почвы, интенсивность и направленность внутри-почвенных процессов.

Неорганические фосфаты в почвах представлены большим количеством слабо- и нерастворимых кристаллических и аморфных соединений поливалентных металлов. В настоящее время идентифицировано более 200 минеральных соединений фосфора, содержащихся в почвах главным образом в виде соединений ортофосфорной кислоты с ионами Са, Mg, Fe, Al, Mn, Ti.

ФОСФОР-ЭФФЕКТИВНОСТЬ КУЛЬТУР

Не все растения одинаково усваивают фосфор из почвы и удобрений. И это необходимо учитывать при администрировании фосфорных удобрений. Фосфор-эффективные культуры и сорта имеют повышенную способность к поглощению фосфора. Это связано с рядом причин, таких как размер и морфология корневой системы (распределение корней в почвенной толще); соотношение между подземной и надземной частями растения; образование микоризы (кроме семейства Капустные и некоторых других); изменения рН ризосферы (могут достигать 2 единиц, обусловлены балансом между поглощением катионов и анионов, усиленным выделением протонов в ответ на дефицит фосфора); увеличение фосфатазной активности ризосферы (гидролиз органических фосфорсодержащих соединений почвы); выделение корнями органических кислот (образуют анионы цитраты, малаты, фумараты, оксалаты и др., повышающие растворимость неорганических соединений фосфора в почве; особенно явно проявляется это свойство у таких культур, как люпин, гречка и рапс).

Фосфор-эффективность отличается не только для разных культур, но также и для различных сортов/гибридов одной культуры. Характеристика корневой системы сорта играет важную роль в поглощении фосфора из почвы. Например, некоторые сорта имеют хорошо развитую корневую систему, которая исследует большой объем почвы и «добирается» до большего количества фосфора. Другие сорта характеризуются более агрессивной реакцией корневых выделений, что позволяет им мобилизировать почвенные запасы фосфора и более эффективно их использовать. Некоторые сорта формируют более длинные корневые волоски, что позволяет увеличить площадь контакта корня с почвой.

Такие культуры, как лук, томаты и бобы характеризуются низким уровнем поглощения фосфора из почвы и низким соотношением корней и надземной массы. Они могут быть охарактеризованы как культуры с низкой фосфор-эффективностью. В то же время рапс и шпинат, например, имеют повышенную способность поглощать фосфор из почвы, а рожь и пшеница – высокое соотношение корней к надземной массе, что переводит их в разряд фосфор-эффективных культур.

Несмотря на высокое общее содержание фосфора, в почвах он преимущественно находится в малоподвижных формах. Степень его использования растениями из почвы составляет лишь 3-5%.

Как мобилизировть фосфор

Мобилизация — увеличение подвижности соединений фосфора, связанное с превращением труднорастворимых соединений в более растворимые, или переход их в почвенный раствор.

Посев культур способных усваивать труднодоступные фосфаты

Ряд полевых культур (бобовые, крестоцветные, гречишные и др.) обладает повышенной способностью использовать для питания труднодоступные фосфаты почвы. Каждая культура имеет свои особенности в мобилизации почвенного фосфора, но общим является то, что растворение труднодоступных фосфатов происходит под воздействием корневых выделений. Повышенное использование почвенного фосфора растениями вызвано различными причинами. У люцерны – это средство для поддержания симбиоза с клубеньковыми бактериями. Высокие мобилизационные свойства растений гречихи связаны со значительной массой, объемом и поверхностью корней, а также приспособлением к условиям среды. Гречиха – по своей природе насекомоопы-ляемое растение. Опылители привлекаются обильным нектаром (гречиха – известный медонос), который не образуется при дефиците фосфора. Таким образом, необходимость мобилизации почвенного фосфора гречихой является средством для ее воспроизводства. Указанные культуры способны растворять фосфорит и обеспечивать фосфором не только себя, но и другие растения.

В почве распространены микроорганизмы, которые способны мобилизовать фосфор с органических соединений.

Мобилизация  фосфора происходит под действием кислот — органических и неорганических. Сильные неорганические кислоты образуют нитрификаторы (азотную) и тионовые бактерии (серную). Органические кислоты накапливаются в процессе анаэробных брожений и аэробных неполных окислений органических веществ грибами. Много органических кислот продуцируют лишайники. Роль микоризных грибов в снабжении растений фосфором также определяется их способностью растворять фосфорсодержащие минералы путем выделения органических кислот, а также разрушать фосфорорганические соединения. Активная мобилизация фосфора из нерастворимых его соединений протекает в ризосфере, где огромная масса гетеротрофных бактерий, живущих за счет корневых выделений, образует в процессе дыхания С02, как и сами корни, что способствует растворению солей фосфора.
Устойчивость фосфорных соединений к микробному разложению зависит от природы катионов, с которыми связан фосфатный ион. Наиболее легко мобилизуется фосфат кальция; фосфат алюминия менее подвержен растворению, а фосфат железа очень устойчив к действию бактериальных метаболитов.

Мобилизовать фосфор из тежелодоступных соединений железа, алюминия и кальция способны микроорганизмы многих видов. Они широко распространены в агроэкосистемах. Так, их содержание в ризоплане кукурузы достигает 45%, хлопчатника и мандарина – 60% от общей численности микрофлоры. Согласно другим данным содержание фосфатмобилизирующих микроорганизмов в ризосфере сельскохозяйственных культур достигает 15-30%. Наибольшее их количество наблюдается в ризосфере сахарной свеклы, тогда как в ризосфере озимой пшеницы, ячменя, гороха их значительно меньше.

Значительная роль в этом процессе принадлежит спорообразования бактериям рода Васillus. Органические соединения фосфора способны разлагать бактерии родов Рseudomonas, микромицеты родов Аspergillus, Рhizopus, Trichotecium, Alternaria, дрожжи Rhodotorula, Saccharomyces, Саndida, Нansenula. Это достигается благодаря способности микроорганизмов синтезировать фосфатазы.

Способность минерализовать органические фосфорсодержащие вещества и растворять труднорастворимые неорганические его соединения распространена в микроскопических целлюлозоразрушительных грибов.

Для улучшения фосфорного питания пшеницы предложено применять грибы Penicillium radicum, выделенных из ризосферы этих растений и характеризуются высокой активностью мобилизации фосфора из труднодоступных неорганических соединений. Растворения фосфорсодержащих веществ этим грибом авторы связывают с секрецией ним глюконовой кислоты, что снижает рН, или с образованиемней хелатных соединений. Мобилизовать фосфор из труднорастворимого фосфата кальция способны микромицеты рода Тrichoderma. их фосфатмобилизирующая активность составляла около 70% показателей Васillus megaterium subsp. Инокуляция семян нута этими грибами улучшала его рост и повышала урожайность культуры.

Химический путь – предполагает мобилизацию труднодоступных фосфатов путем химического воздействия на почву минеральными или органическими кислотами. Этот путь наиболее эффективен, управляем, но наименее изучен.  Используются карбоновые кислоты: Щавелевая кислота, Винная кислота, Лимонная кислота

 

Известкование усиливаются процессы превращения соединении фосфора, азота, калия в подвижные усвояемые растениями соединения.

Имеющиеся экспериментальные данные указывают, что процесс мобилизации фосфора в почве является результатом взаимодействия извести с фосфатом железа и алюминия, которое переходит в фосфаты кальция, более доступные для растении. В результате усиления биологических процессов при известковании происходит разложение фосфорорганических соединении с высвобождением более подвижных преимущественно минеральных и отчасти органических соединении фосфора

Мероприятия по  повышению плодородия почв или окультуривание почв

Под окультуренностью почв понимают комплекс положительных (с точки зрения земледелия) изменений в свойствах почвы под влиянием рациональной деятельности человека. Оценка уровня окультуренности почв важна для решения практических вопросов, связанных с выполнением агротехнических и других мероприятий.

Обработка почвы является важным мероприятием по сохранению и повышению ее плодородия, влияет на обеспечение растений необходимыми факторами жизни и в первую очередь водой и элементами питания. В то же время неправильная и некачественная обработка почвы может привести к снижению плодородия и ухудшению условий для роста растений. Так, при проведении глубокой вспашки и недостаточном внесении извести, органических удобрений, поднятый на поверхность подзолистый горизонт обедняет верхний слой почвы, ухудшает ее физические свойства. Разрушение гумусового горизонта, потребует в дальнейшем больших затрат на окультуривание пахотного слоя почвы.

При обработке  почвы с мощным гумусовым горизонтом (более 20 см) глубина вспашки должна быть 20-25 см. Дерново-глеевые, подзолистые и дерново-подзолистые почвы с гумусовым слоем малой мощности (менее 20 см) необходимо пахать на глубину гумосового горизонта с припашкой подпочвы не более 2-3 см и проведением мероприятий по окультуриванию пахотного слоя.

На почвах с гумусовым слоем менее 15 см, а также при наличии камней вместо вспашки проводят обработку дисковыми боронами.

После окультуривания пахотного слоя на глубину 25-27 см для рыхления плужной подошвы, орштейнового горизонта проводят обработку почвы плугами с почвоуглубителями на глубину 27-30 см и более. Также, рекоммендуется проводить глубокое рыхления для удаления уплотнений и плужной подошвы для глубокого проникновения корней и использования фосфора с нижнего профиля почвы.

На почвах с залеганием на незначительной глубине щебенки, камней обработку почвы проводят плугами с почвоуглубителями без выворачивания нижнего слоя на поверхность.

Обязательным условием при проведении работ по окультуриванию и повышению плодородия почв  является введение севооборотов. В севооборот, кроме полей, вводят пары: чистый (черный или ранний) и сидеральный или высевают промежуточные культуры.

Чистый пар применяют с целью накопления, сбережения влаги и уничтожения сорняков. Следует отметить, что в чистом пару в результате многократных рыхлений почвы идет наибольшая потеря гумуса.

Сидеральный пар применяют на площади, очищенной от злостных сорняков, для повышения плодородия почв путем запашки зеленой массы сидеральных культур.

Источники:

data-matched-content-ui-type="image_sidebyside" data-matched-content-rows-num="2" data-matched-content-columns-num="1" data-ad-format="autorelaxed">

Метки: ,