Запас подвижного фосфора в почве в наибольшей мере снижается при возделывании

Обновлено: 05.10.2024

Важным элементом биосферы является фосфор. По своему влиянию на развитие растений он занимает второе место после азота. Содержание фосфора в почвах достигает 0,05-0,15%, а в метровом слое почвы в зависимости от типа составляет от 3,8 до 22,9 т/га, тогда как в дерново-подзолистых почвах-около 4 т/га . Время в почвах Западных регионов содержание фосфора в метровом слое почвы составляет 1,3-4,5 т/га.

В почве фосфор встречается в форме органических соединений (фитин, глицерофосфат, остатки нуклеиновых кислот и других соединений), а также в виде труднорастворимых неорганических его соединений. Основное количество органического фосфора почвы сосредоточена в фитин. Содержание фосфора в органических соединениях почвы достигает 25-85% от его общего количества, а в отношении органического вещества почвы его содержание составляет от 0,5 до 2,09 %. От 15 до 75% фосфора почвы находится в форме труднорастворимых неорганических соединений: фосфата кальция, железа, алюминия, входящих в состав некоторых минералов (апатита, фторапатита, фосфоритов, вивианит т.п.). В связи с тем, что фосфор в почве находится в труднодоступных для растений формах, при общей его содержания в пахотном слое 1000 кг/га в почвенном растворе его содержание не превышает 1 кг.

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

Даже фосфаты, что вносят в почву в виде удобрений, усваиваются растениями с низкой эффективностью. Доступность для растений фосфора в год внесения удобрений в почву составляет от 10 до 30%. Это обусловлено способностью окислей кальция, железа, алюминия и других элементов, а также глинистых минералов не только связывать ионы фосфора, но и удерживать их.

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.

Активностью мобилизации фосфата из тежелорастворимых соединений характеризируются микроорганизмы родов Pseudomonas, Аzotobacter Еnterbacter, Ваcterium, Рseudomonas, Васillus, Аgrobacterium, Вurkholderia, Аspergillus, РPenicillium, Rhodotorula, сульфатвостанавливающие бактерии рода Desulfobacterium, везикулярно-арбускулярные микоризные грибы.

Показано, что при нейтральных значений рН труднорастворимый фосфат кальция практически не растворяется. В лимоннокислом буферном растворе растворимость Са ₃ (Р0 ₄ ) ₂ существенно повышается со снижением рН и достигает максимальных значений при рН 5,0. Таким образом, накопление ионов фосфата в культуральной жидкости в случае роста бактерий рода Васillus и Рseudomonas в среде, содержит труднорастворимый фосфат кальция, обусловлено способностью данного соединения растворяться в кислой среде.

Вероятно, такой механизм имеет важное значение в случае роста в средах с труднорастворимыми фосфатсодержащими неорганическими соединениями азотфиксирующих микроорганизмов роду Аzotobacter Аgrobacterium 204. Так, культивирования бактерий А chroococcum 20,21, А. vinelandii 56,1 в среде Эшби и А. radiobacter 204 на гороховом отваре Са ₃ (Р0 ₄ ) ₂ приводит к увеличению количества клеток на 3-4 порядка. Полученные результаты позволяют предположить, что мобилизация фосфора из труднодоступного фосфата кальция осуществляется на поверхности клеток этих микроорганизмов и обусловлена контактным взаимодействием этого минерала с кислыми зонами гликокаликса. Это способствует растворению фосфата кальция и удовлетворению потребности бактерий в фосфорном питании. Способность бактерий Аzotobacter мобилизировать фосфор из труднодоступных неорганических соединений описаны и другими авторами.

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.

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

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.

16 штаммов фосфатмобилизирующих бактерий, которые были отнесены к 4 видов родов Ваcillus (5 штаммов В. megaterium, 4 штаммы В. pumilus, и 3 штамма В. cereus var. mycoides), росли в среде с глицерофосфат как единственный источник фосфорного питания и за трое суток культивирования численность жизнеспособных клеток возрастала с 1-4х 105 до 0,23-36,0 х 108 клеток в 1 мл, а концентрация фосфата в среде составляет от 22 до 284 мг в 1 л. Наиболее высокий прирост клеток и накопление фосфата наблюдали у штаммов В. megaterium 9 и 16, В. сегеus var. mycoides 10 и В. subtilis 1МВ В-7023.

Показано, что ферментативная активность щелочной фосфатазы двух исследованных штаммов рода Васillus достигает максимальных значений при 55 * С и рН 9,5-10,0. В случае внесения в среду ионов Са ₂₊ и Мg ₂₊ ферментативная активность этих бактерий заметно возрастала, тогда как ионы Сa ₂₊ ., Мn ₂₊ Zn ₂₊ ингибировали их фосфатазну активность.

Одним из наиболее распространенных природных органических источников фосфата является инозитол гексафосфат (фитин). Его содержание в почве может достигать до 50% от общего количества фосфора органических веществ. Количество фитина в зерне различных видов растений составляет от 18 до 88% от общего содержания органических соединений фосфора. Фосфат из этих соединений микроорганизмы мобилизируют благодаря активности фермента фитазы. Показано, что только 0,5% культурабельных популяций почвенных бактерий способны использовать инозитом гексафосфат как единственный источник фосфора и углерода и энергии. Такую способность имеют флюоресцентные бактерии.

Большинство из выделенных штаммов фосфатмобилизирующих бактерий рода Ваcillus способны расти в среде с фитином. Однако, наивысшей активностью отличались В. pumilus 3 и В. pumilus 4. Фитазы синтезируют микроорганизмы различных таксономических групп: Bacillus subtilis, Pseudomonas sp., Escherichia coli, Aspergillusbterreus и другие. Высокой фитазной активностью характерезируется микромицеты. У многих видов дрожжей фитазна активность достигает максимальных значений при рН 4-5 и высокой температуры (60-80 °С).

Способность минерализовать органические фосфорсодержащие вещества и растворять труднорастворимые неорганические его соединения распространена в микроскопических целлюлозоразрушительных грибов. За снижением активности этих процессов целлюлозоразрушительные микроорганизмы можно разместить в такой последовательности: актиномицеты, грибы, целлюлозоразрушительные бактерии. Таким образом, это свидетельствует о важной роли целлюлозоразрушителей грибов в трансформации тежелодоступных для растений органических и неорганических соединений фосфора.

Фосфор – один из трех главных химических элементов питания растений. По своей важности он занимает второе место после азота. Принадлежит к числу достаточно распространенных элементов. В свободном состоянии в природе не встречается. Является действующим веществом простых и сложных фосфорных удобрений. Применяется под все сельскохозяйственные культуры в виде основного внесения, припосевного внесения и подкормки.

Содержание:

В 1680 году независимо от Бранда фосфор был получен и известным ученым Робертом Бойлем. Его опыт тоже оказался не уникальным, и также был основан на нагревании мочи. И лишь в 1774 году Карл Шееле предложил добывать этот элемент из другого органического источника – рогов и костей животных. В настоящее время фосфор получают преимущественно из природных минералов. [7]

Фосфор

1 - красный; 2 – черный

Физические и химические свойства

Фосфор (Phosphorus), P – химический элемент главной подгруппы V группы периодической химической системы Менделеева. Атомный номер – 15, атомная масса – 30,97. В настоящее время известно несколько радиоактивных изотопов фосфора, из которых 32 Р применяется в физиолого-биохимических и агрохимических исследованиях.

Фосфор характеризуется в целом как неметалл. Элемент образует несколько аллотропических видоизменений.

Белый фосфор

Плотность – 1,83 г/см 3 ,
Температура плавления – +44,1 °C,
Температура кипения – +257 °C.

В чистом виде прозрачен и бесцветен, продажный продукт желтоватого цвета. На холоде хрупкое вещество. При температуре выше +15 °C становится мягким. На воздухе быстро окисляется с характерным свечением, особенно заметным в темноте. Даже при слабом нагревании (достаточно простого трения) белый фосфор сгорает, выделяя большое количество теплоты. Также характерно явление самовоспламенения на воздухе по причине выделения большого количества теплоты при окислении. В воде нерастворим, растворяется в сероуглероде. Благодаря сравнительно невысокой прочности связей между молекулами кристаллической решетки, белый фосфор обладает высокой химической активностью. Данное вещество – сильный яд, принятия даже малой дозы которого достаточно для смертельного исхода.

Красный фосфор

образуется при долгом нагревании белого фосфора без доступа воздуха при температуре 250 – 300 °C. Имеет красно-фиолетовый цвет. Данное вещество может образоваться и под действием света. Для него характерно медленное окисление на воздухе, отсутствие свечения в темноте, температура горения – +260 °C, нерастворимость в сероуглероде. Красный фосфор не ядовит. Плотность – 2,0 – 2,4 г/см 3 . При сильном нагревании вещество испаряется, не плавясь (сублимируется). Охлаждение полученных паров приводит к образованию белого фосфора.

Черный фосфор

получают из белого при нагревании до +200 – 220 °C под высоким давлением. По внешнему виду он схож с графитом, на ощупь жирный. Плотность – 2,7 г/см 3 . Имеет свойства полупроводника. [4]

Фосфорит

Фосфорит – осадочная порода, источник фосфора.

Содержание в природе

Природные соединения фосфора

По причине легкой окисляемости чистый фосфор в природе не встречается. Соединения фосфора составляют по отношению к весу земного шара только 0,000015 %. В земной коре масса соединений фосфора составляет 0,75 %. [3]

Ортофосфат кальция

Ca₃(PO₄)₂.Самое важное соединение фосфора в природе. Образует большие залежи в виде фосфорита. Богатейшее месторождение находится в Южном Казахстане, в горах Каратау.

Апатит

В состав, кроме ортофосфата кальция Ca₃(PO₄)₂, входят соединения кальция с фтором (CaF₂) или хлором (CaCl₂).

Фосфор также входит в состав белков растительного и животного происхождения. [4]

Формы фосфора в почве

Запасы фосфора в почве во многом влияют на обеспеченность растений этим элементом. Все формы фосфора в почве и возможные вариации их воздействия отражаются в следующей цепочке:

Валовый → органический → минеральные соединения Р₂О₅ → потенциально доступный Р₂О₅ → непосредственно доступный Р₂О₅

Валовый фосфор

состоит из органических и минеральных соединений. Общее его содержание зависит от гранулометрического состава почвы, ее окультуренности, особенностей материнской породы, генезиса.

Содержание фосфора в верхних горизонтах почвы, как правило, выше, чем в нижележащих. Данное соотношение не зависит от типа почвы и гранулометрического состава. Обычно это связано с деятельностью человека и биологическими факторами, [1] в частности, с накоплением фосфора в зоне отмирания главной массы корней. Вниз по профилю почвы наблюдается уменьшение содержания фосфора. Большая его часть присутствует в почве в минеральной форме. [5]

Органические фосфаты

находятся преимущественно в составе гумуса. Часть органического фосфора присутствует в составе фитина, фосфатидов, нуклеиновых кислот и прочих органических соединений почвы. Некоторая его часть находится в плазме микроорганизмов. Масса сухого вещества микробов в гумусе достигает 1 %, в окультуренных длительным внесением навоза дерново-подзолистых почвах вес органических веществ микробов составляет 2–3 % от массы гумуса. После отмирания микробов фосфор превращается в доступный для растительности. При разложении органических фосфорсодержащих веществ водорастворимый фосфор не накапливается в почве, а сразу связывается в результате физико-химического и биологического поглощения. [5]

Минеральные фосфаты

присутствуют в почве в качестве солей кальция, алюминия или железа. Таким образом, их состав определяется катионным составом в поглощенном комплексе почвы. При этом, кальциевые соли фосфорной кислоты являются более растворимыми, а соли алюминия и железа менее растворимы и менее доступны растениям. Длительное применение удобрений способствует изменению состава фосфорных соединений. [5]

Органические и минеральные соединения фосфора находятся в состоянии постоянного взаимопревращения. Соотношения данных форм определяется направленностью почвообразования. [1]

Содержание фосфора в различных типах почв

Различные почвы содержат неодинаковое количество фосфора – от 0,1 % Р₂О₅ в бедных песчаных до 0,20 % в мощных высоко гумусных почвах.

Почвы северной лесостепи

европейской части России отличаются меньшим содержанием фосфора, чем почвы южной зоны. Характерно, что к северу и югу от наиболее мощных черноземов относительное количество содержания органических фосфатов в почве уменьшается, а минеральных – возрастает.

Дерново-подзолистые, глеевато-легкосуглинистые и среднесуглинистые почвы

Дерново-подзолистые легкосуглинистые, развивающиеся на моренном суглинке

Дерново-подзолистые

Дерново-подзолистые песчаные

Дерново-подзолистые почвы

в общем характеризуются преобладанием минеральных фосфатов над органическими. Содержание органического фосфора в данных почвах варьирует от 16 до 48 % от общего, в тяжелых почвах выше, чем в легких.

Содержание фосфора в слое 0–20 см, согласно данным: [5]

Для современного сельхозпроизводства применение удобрений стало одним из важнейших мероприятий для повышения урожайности почв. Однако, применение комплексных удобрений и стимуляторов роста не всегда дает ожидаемый результат. Во многом определяющим фактором стабильной урожайности культур выступает внесение удобрений имеющих длительный эффект действия. Одним из направлений поддержания плодородия выступает внесение удобрений, поддерживающих фосфор в почве, как основного средства обеспечивающего фитосанитарное состояние растений.

Свойства и основные функции фосфора для растений

Фосфор в жизни растений играет важную многоплановую роль. Как один из главных элементов питания организма растения он потребляется в виде солей ортофосфорной кислоты и солей полифосфорных кислот. После поступления в растение он сразу же включается в реакцию и включается в состав разных соединений. Наиболее важным моментом здесь выступает включение фосфора в состав кислот отвечающих за построение цитоплазмы и ядра клеток.

Он входит в состав веществ участвующих в процессе прорастания семян, обеспечивающих выделение ферментов отвечающих за рост растения. В тканях растений присутствует не только органический фосфор, здесь имеется большое количество неорганических фосфорных соединений, необходимых для создания резерва фосфора для синтеза других соединений обеспечивающих рост и жизнедеятельность клеток.

Фосфор в почве используется как удобрение

Соединения фосфора выполняют исключительно важную роль в обеспечении энергетического обмена внутри организма, в процессах деления и размножения клеток. Без фосфора невозможен углеводородный обмен, процессы фотосинтеза, поглощения углекислого газа и выделения кислорода.

Фосфор в природе

Как известно фосфор чрезвычайно подвижный элемент, который в чистом виде практически нигде не встречается. Дело в том, что он легко вступает в химическую реакцию с другими химическими веществами и образует большое количество органических и неорганических соединений

Фосфорные соединения

Самым важным, из ряда фосфорсодержащих соединений, выступает кальциевая соль фосфорной кислоты. Это соединение добывается в виде минералов. К числу фосфорсодержащих минералов относится и апатит. Фосфор входит в состав белковых веществ животного и растительного происхождения. Самое большое количество его содержится в костях позвоночных живых организмов в виде фосфата кальция.

В чистом виде он был впервые выделен в 17 веке Брандом, известным алхимиком.

Фосфор один из важнейших элементов питания растений. Здесь задействуются анионы солей ортофосфорной кислоты. Вторым по важности соединением, в котором содержится полезный для организмов растений фосфор выступает соли полифосфатных кислот, отвечающих за образование новых органических соединений.

Формы фосфора в почве

По разным оценкам содержание фосфора в почве колеблется от 0,01 до 0,3% общей массы. Процентное содержание минерала зависит от состава пород которые были источником почвы. Чем больше фосфорсодержащих минералов в родительской форме породы, тем больше процент его содержания и в современном состоянии почвы.

Фосфор в почве в больших количествах содержится в грунте богатым гумусом. Из этого нетрудно сделать вывод, что наибольшее количество фосфора содержится в богатых черноземах, а наименьшее в песчаных и подзолистых.

Основными формами фосфора в почве выступают минеральная и органическая формы. В минеральной форме фосфор представлен в форме первичных минералов гидроксилапатита и фторапатита. В виде органических соединений входит в состав гумуса и разлагающихся остатков животных, растений и микроорганизмов.

В первом, неорганическом виде в почве фосфор растениями не усваивается, а вот подвижный фосфор в почве, вступающий в реакцию с другими веществами усваивается очень хорошо. Основным продуктом получающимся из первичного соединения в виде минералов является образование солей ортофосфорной кислоты, они и являются основным источником фосфора для питания растений.

По разным оценкам общий баланс фосфора в почвах может составлять 300 кг на 1 гектаре для слабых и истощенных почв и около 9 тонн для богатых черноземов.

Содержание элемента в различных типах почв

Структура содержания фосфора в разных типах почв зависит от баланса минеральных и органических форм вещества. Для дерново-подзолистых почв, а так же каштановых содержание вещества в виде минеральной составляющей определяется на уровне 70-90% от общего содержимого. Для черноземов и сероземов с высоким содержанием гумуса норма определяется на уровне 55-65% органического фосфора от общего содержания. Среди минеральных форм элемента чаще всего встречаются фторапатит и гидроксилапатит.

В результате химических реакций образующиеся соли фосфорной кислоты обладают различными степенями растворимости в воде. Это свойство напрямую связано с возможностью растений получать элемент с влагой. Наиболее доступными для питания растений являются одновалентные катионы и замещенные соли двухвалентных катионов.

Наиболее насыщенные фосфором почвы, такие как черноземы, каштановые грунты больше всего имеют соединения двухзамещенные и трехзамещенные фосфаты кальция и магния.

Чернозем – одна из наиболее насыщенных фосфором почва

Грунты, насыщенные железом и алюминием, такие как дерново-подзолистые и красноземы имеют в основном содержание фосфатов железа и алюминия. В таких почвах водорастворимые соединения фосфора содержат небольшое количество всего около 1 миллиграмма на 1 килограмм грунта.

В кислой реакции среды в почвах происходит обменное поглощение фосфатов алюминия и железа. И поскольку это обратимая реакция, то вещества становятся доступными для питания растений.

Еще одним путем пополнения фосфора организмов растений и микроорганизмов выступает превращение растворимых солей фосфора в органические фосфорсодержащие соединения. После жизненного цикла бактерий и микробов, большое количество вещества снова становится доступным для потребления растений, оставшаяся же небольшая часть переходит в состав гумуса.

Особенное место в балансе вещества в почве занимает подвижный фосфор. Эти соединения становятся доступными благодаря извлечению их из почвы благодаря слабокислотным или слабощелочным соединениям. Таким образом, эти слабые реакции дают возможность получить растениям фосфор в минимально необходимом виде.

Определение фосфора в почве проводится несколькими методами, среди которых применяется вытяжка подвижного фосфора при помощи хлорной кислоты, при котором выходят растворимые соли фосфорной кислоты.

В современной науке используется методы, разработанные для каждого типа почв. Однако, делать окончательные выводы о содержании фосфора в грунте и после этого делать прогнозы урожайности однозначно нельзя. В прогнозах важную роль играют сами растения, часто выступающие как катализатор химической реакции.

Признаки отклонения от нормы

Большая роль, которая отводится фосфорсодержащим соединениям, в жизни растений обусловлена его воздействием на многие процессы в растениях. Например, фосфор активно влияет на накопление углеводных составляющих в организме растений, обмене азотных веществ, образовании аминокислот. Все это указывает на важность поддержания баланса в обмене веществ в живом организме растения.

Недостаток фосфора в почве

Как уже указывалось вещество играет важную роль в общем обмене веществ в организме растения. Небольшой недостаток фосфора в почве чаще всего сказывается на репродуктивной функции растения. В фазе активного роста недостаток фосфора нарушается синтез белка, и соответственно уменьшается его содержание в растении, особенно в молодых побегах и частях где идет наиболее интенсивный синтез веществ. Вследствие недостатка обмена вещества, замедляется рост растения, и происходит перераспределение веществ между более старыми и молодыми побегами. Так из Старых листьев, активные вещества перемещаются к точкам роста, обескровливая таким образом более старые части. Наиболее наглядно это заметно на листве растений. На начальном этапе они приобретают красноватый или фиолетовый оттенки, могут становиться темно-голубого или темно-зеленого цветов. Происходит замедление созревания плодов, уменьшение их количества, снижение массы.

Недостаток фосфора в почве влияет на рост растений

Недостаток фосфора чаще всего заметен у растений в самом раннем возрасте – недостаточно развитая корневая система в этот период не способна обеспечить фосфором другие органы из-за чего наблюдается задержка в развитии. Отставание в развитии на начальном этапе жизненного цикла растения сказывается на протяжении всего периода, даже если в дальнейшем растение получит необходимое количество полезных веществ для роста.

избыток фосфора в почве

В отличие от недостатка вещества в почве избыток фосфора приводит к не менее пагубным последствиям. Переизбыток активного фосфора приводит к образованию избыточного количества солей из-за чего происходит насыщение грунта солями. Растения в таких условиях утрачивают возможность нормально проводить обмен веществ, к примеру, из химических реакций полностью выпадает железо. Избыток фосфора приводит к перестройке организма растения, оно начинает жить в более жестких условиях, как результат листья становятся мелкими, цветы в основном не способны к опыления, да и сами плоды получаются мелкими. Стебли растений становятся жесткими и ломкими.

Способы оптимизации уровня элемента в почве

Основным действенным способом оптимизации фосфора в почве выступает внесение минеральных и органических удобрений.

Наиболее востребованным удобрением фосфорсодержащей группы является простой или двойной суперфосфат. Этот вид удобрений отлично растворяется в воде и поэтому быстро становится доступным для растений.

Вторым по популярности и действенности видом удобрений выступает класс удобрений слаборастворимых в воде, но хорошо растворимых в кислотах. Примером такого удобрения может быть преципитат, некоторые виды термофосфатов. Несмотря на нерастворимость в воде фосфор в этих удобрениях находится в доступной для растения форме.

Третьим, видом удобрений выступают удобрения, которые плохо растворяются как в воде, так и в кислотах. Эти удобрения имеют специфический долгий срок действия и несмотря на труднодоступность для растений также используются для улучшения качества почв. Костяная мука или фосфоритная мука применяются для комплексного решения проблемы повышения плодородия почв.

Фосфорные удобрения в большинстве своем производятся путем термической обработки природных фосфатов в результате чего получаются соли ортофосфорной кислоты. В большинстве своем фосфорсодержащие удобрения являются концентрированными формами двойного суперфосфата или сложных комплексных удобрений. Аммофос, нитроаммофоска наиболее известные названия этих удобрений.

Другой не менее продуктивный метод повышения содержания фосфора в грунте является внесение органических удобрений

Баланс фосфора в почвах

1) минеральные и органические удобрения – основная;

2) семена растений – 2-3 кг/га·год.

1) вынос урожаями сельскохозяйственных культур – основная;

2) потери в результате водной эрозии – 5-10 кг/га·год;

3) вымывание в грунтовые воды – наблюдается только на лёгких и торфяных почвах, где может достигать 3-5 кг/га·год.

Анализ приходных статей показывает отсутствие каких-либо существенных источников компенсации потерь фосфора из почвы, кроме удобрений. Исключительную роль в обеспечении бездефицитного баланса фосфора играют минеральные удобрения, потому что в составе органических в почву возвращается значительно меньше фосфора, чем отчуждается урожаями.

Фосфор почвы представлен широким спектром минеральных и органических соединений разной степени растворимости и доступности растениям.

В зависимости от гранулометрического состава и гумусированности общее (валовое) содержание фосфора (Р₂О₅) составляет 0,03-0,3%, подвижных фосфатов — 30-300 мг/кг почвы.

Первостепенной задачей повышения эффективности фосфорных удобрений является поиск способов уменьшения химического связывания фосфат-ионов. Фосфор в почвах образует слаборастворимые фосфаты и малоподвижен. За вегетационный период пространственная миграция фосфора удобрений на суглинистых и глинистых почвах не превышает 1 см, на супесчаных — 2-3 см, поэтому вымывания фосфора осадками за пределы корнеобитаемого слоя почвы практически не происходит, даже в зоне избыточного увлажнения не превышает 1 кг/га за год. О слабой подвижности фосфатов можно судить по характеру его распределения в почвенном профиле. При систематическом внесении фосфорных удобрений в длительном опыте ДАОС (в течение 75 лет, с 1933 г) повышения фосфатов в иллювиальном горизонте не наблюдалось (Прокошев В. В., 2002). Исходя из особенностей трансформации фосфатов в почве, можно сделать заключение, что поверхностное применение фосфорных удобрений в подкормку неэффективно из-за слабой их подвижности.

Благодаря применению фосфорных удобрений и проведению фосфоритования полей в 1964-1990 гг. в РФ почти вдвое уменьшились площади пашни с низким содержанием фосфора. Особенно значительное увеличение содержания подвижных фосфатов наблюдалось в почвах прифермских кормовых севооборотов и полях, расположенных недалеко от сельских населенных пунктов, благодаря систематическому применению навоза, птичьего помета и компостов.

Многочисленные исследования, проведенные в нашей стране и за рубежом свидетельствуют, что высокий уровень содержания фосфора и калия в почве, создаваемый за счет длительного применения удобрений имеет более важное значение для формирования высоких урожаев, нежели повышенные дозы удобрений, внесенные на бедных почвах непосредственно под культуры.

Следует отметить, что, несмотря на высокие прибавки урожая от фосфорных удобрений на почвах бедных фосфором, урожайность на неокультуренных почвах остается довольно низким (Кулаковская, 1988).

В странах Западной Европы, где пахотные земли отличаются высокими запасами подвижных фосфатов и обменного калия в почве фосфорные и калийные удобрения вносят обычно в компенсирующих дозах, достаточных для восполнения элементов питания, отчуждаемых с урожаем и поддержания их содержания в почве на оптимальном уровне для формирования требуемой урожайности сельскохозяйственных культур (Державин, 2008; Д. Кук, 1974).

Несмотря на важное значение в формировании урожая, содержащихся в почве остаточных фосфатов, наиболее высокие урожаи сельскохозяйственных культур наблюдаются лишь в случае, если растворимые фосфорные удобрения вносятся ежегодно. Это подтверждается высокой эффективностью припосевного внесения фосфорных удобрений.

Оптимальный уровень содержания в почве элементов питания, обеспечивающий бездефицитное питание растений, зависят от планируемой урожайности, биологических особенностей сельскохозяйственных культур севооборота, климатических и агротехнических условий (Евтушенко, 2005).

В настоящий время, несмотря на то, что в течение длительного времени (20 лет) фосфорные удобрения в России практически не применяют (в среднем 2 кг/га), площади пашни с очень низким и низким содержанием подвижных фосфатов в почвах увеличились по сравнению с 1990 г. незначительно, что, по-видимому, объясняется низким выносом фосфора урожаями и перераспределением запасов фосфора из нижних горизонтов в пахотный слой при ежегодном отмирании корней. В то же время при незначительном снижении содержания подвижных фосфатов в почвах, во многих случаях наблюдается уменьшение доступности их растениям. Такое несоответствие свидетельствует о том, что принятые в агрохимической службе методы не всегда отражают реальную доступность фосфора растениям.

Однако по мере истощения запасов фосфора в корнеобитаемом слое почвы обеспеченность растений фосфором без применения фосфорных удобрений неминуемо будет снижаться, а его дефицит возрастать.

Как известно, кислотность почвы оказывает существенное влияние на доступность растениям фосфатов почвы и эффективность фосфорных удобрений.

Известкование повышает доступность фосфатов почвы и удобрений растениям, однако при внесении высоких доз извести, при котором образуются слаборастворимые фосфаты кальция, коэффициент использования фосфора удобрения уменьшаются. Известкование кислых почв несколько отдаляет остроту проблемы фосфорного питания, но полностью ее не решает без применения фосфорных удобрений. Известкование всегда заметно повышает эффективность фосфорсодержащих удобрений.

Приемы рационального применения фосфорных удобрений должны разрабатываться исходя из особенностей взаимодействия различных фосфатов в почве.

Для повышения использования фосфора водорастворимых удобрений важно уменьшить взаимодействие их с почвой путем гранулирования и локального применения. Слаборастворимые фосфорные удобрения следует применять на кислых почвах и для приготовления компостов с навозом.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

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.

🌾 для Пшениці 🌻 для Соняшника 🌽 для Кукурудзи 🌱для Сої

⚠️100% Оригінал 📝ПДВ 🛒 ОПТ та Роздріб 🚚Доставка по Україні 👨‍🌾Консультація агронома

📲 Приєднуйтесь до нас в Telegram 📲 Приєднуйтесь до нас в Viber

☎(066)2156358 ☎(067)6613009 ⛳Карта

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
Класс почвы	по Кирсанову	по Чирикову	по Мачигану	по Аррениусу
I	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 NH₃*Н₂O	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).

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.

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.

Читайте также: