Вопрос №25. Буферность почв и ее роль в применении удобрений.

Буферность почвы—способность жидкой и твердой фаз почвы противостоять изменению условий среды, например, рН, окислительно-восстановительным свойствам и другим. ⁵

Так, противодействие изменению реакции среды (рН) происходит при добавлении сильной кислоты или физиологически кислых удобрений (кислое плечо, кислый интервал буферности или щелочки, щелочное плечо, щелочной интервал), при известковании или внесении физиологически щелочных солей. Буферность зависит от состава и свойств почвы и свойств почвенного раствора. Буферность почвенного раствора зависит от наличия ионов Na+, К+, Са2+, Мg2+, СО32- и НСО3-, растворенного СО2, гуматов, фульватов и некоторых других веществ. Буферность почвенного раствора обусловлена присутствием солей сильных кислот и слабой кислоты, которые и создают буферность. Сильными основаниями являются Nа, К, более слабыми — Са, Мg. Органические слабые кислоты — ГК, ФК. ⁶

Буферность почвы зависит от механического состава почв. У тяжелых почв, например, глинистых или суглинистых, буферная способность проявляется за счет большего содержания илистых и коллоидных частиц, которые, в свою очередь, содержат значительное количество поглощенных катионов, таких, как Са, Мg. Если в такую почву внести кислоту, то подкисления не произойдет в силу обменной реакции:

Способность почвы противостоять повышению кислотности зависит прежде всего от наличия в ней избытка карбонатов кальция и других металлов. Внесенные в такие почвы кислые соединения будут нейтрализованы карбонатами, и реакция почвенного раствора не изменится или изменится очень незначительно. Поэтому карбонатные почвы всегда обладают весьма высокой буферностью в отношении кислот.

Аналогичным образом объясняется буферность почв, в почвенном растворе которых присутствуют свободные слабые кислоты и их кислые соли. Если в эти почвы вносить щелочные соединения, то и здесь реакция почвенного раствора не сдвинется резко в щелочную сторону, поскольку внесенные щелочные вещества будут частично нейтрализованы почвенной кислотностью.

В почве могут накапливаться как кислоты, так и щелочи: кислоты —при разложении органических остатков и внесении в почву физиологически кислых солей, щелочи — главным образом при удобрении почв физиологически щелочными солями. Накопление этих соединении в почве могло бы привести к резким изменениям реакции почвенного раствора до вредных для растений пределов. Но в действительности этого не происходит благодаря буферной способности почв. Следовательно, буферность играет большую роль в плодородии почв.

Песчаные почвы с ничтожным содержанием коллоидных частиц менее буферны, чем почвы суглинистые и глинистые. Почвы, более богатые гумусовыми веществами, обладают и большей буферностью. Поэтому систематическое внесение в почву органических удобрений — один из важнейших агротехнических приемов повышения буферной способности почв.

Практика сельского хозяйства показывает, что в слабоудобренных почвах реакция среды может довольно резко меняться от внесения физически кислых или щелочных удобрений. В почвах, обладающих большой буферной емкостью, этого не происходит.

Буферность почвы можно повысить путем внесения органических и минеральных коллоидов. В кислых почвах буферную емкость по отношению к кислотам можно повысить известкованием. На почвах с малой буферностью рекомендуется вносить минеральные удобрения, особенно физиологически кислые и физиологически щелочные, в несколько приемов и малыми дозами, чтобы предотвратить резкое изменение реакции среды.

При использовании одних минеральных удобрений нередко ухудшаются некоторые свойства почвы. Так, под влиянием систематического применения физиологически кислых удобрений в дерново-подзолистых почвах увеличивается почвенная кислотность, содержание подвижного алюминия, усиливается химическое закрепление фосфатов. От совместного внесения органических удобрений с минеральными повышается буферность почвы и предохраняется фосфор вносймых минеральных удобрений от сильного поглощения в почве. ⁷

Вопрос №28. Содержание и формы фосфора в почвах, их превращения . Метод определения подвижного фосфора . Коэффициента использования подвижного фосфора и доступного из почвы растениями. Оптимальные значения подвижного фосфора и доступного калия в почве для сельскохозяйственных культур. Группировка почв по содержанию подвижного фосфора.

Содержание фосфора в почве — показатель ее окультуренности. Обычно валовое содержание фосфора в почве составляет 1,2-6 т/га. Оно зависит от механического состава почвы и содержания гумуса. Фосфор в почве находится в минеральной и органической форме. Минеральные фосфаты присутствуют, как правило, в виде гидроксил или фторапатитов, ди- и трикальцийфосфатов. В кислых почвах преобладают фосфаты железа и алюминия, на нейтральных и карбонатных почвах — фосфаты кальция и магния.

Органический фосфор накапливается в результате деятельности высших и низших растений, животных и микроорганизмов, он составляет на различных почвах от 14 до 44% от общего. Он содержится в гумусе, в плазме микроорганизмов и фитатах. Кальциевые и магниевые соли фитина содержатся в нейтральных почвах, а фитаты алюминия и железа — в кислых.

Установление доступного для растений фосфора, содержащегося в почве, производится различными методами. Используя изотоп фосфора 32Р, можно с большой точностью определить размеры поглощения фосфорной кислоты почвой и степень ее доступности. ⁸

Фосфор обладает малой подвижностью. Фиксация фосфора происходит в результате химического связывания его с кальцием, магнием, железом и алюминием. Ионы Н2РО4 поглощаются глинистыми минералами в обмен на ОН гиббситового слоя. Вначале этот процесс носит обменный характер, затем переходит в химический с образованием АlРО4. С химической адсорбцией связано неполное использование фосфора удобрений. Коэффициент использования фосфорных удобрений колеблется от 5 до 35%, в среднем — 20%. На кислых почвах он составляет меньшую величину. Коэффициент использования также зависит от культуры, под которую вносятся удобрения. Картофель использует 35% фосфора, ячмень — 20%, люпин-15%, просо-11%, кукуруза — 7%. На лугах использование фосфора может доходить до 40%.

В кислых почвах в результате большого содержания полуторных окислов образуются фосфаты железа и алюминия.

Фосфор образует нерастворимые соединения с алюминием при рН 4,0 — 5,3, с железом при рН 3,8.

Ионы силикатов снижают адсорбцию фосфатов на коллоидах алюминия и железа и, адсорбируясь сами, инактивируют окислы алюминия и железа.

На поведение фосфатов в почве влияют все агрохимические свойства почвы. Например, органические кислоты связывают в кислой среде катионы алюминия и железа и препятствуют переводу фосфатов в труднорастворимые соединения. Высушивание почвы увеличивает подвижность фосфора за счет разрушения агрегатов при последующем их смачивании.

Оптимальное содержание P2O5, определяемое в солянокислой вытяжке в дерново-подзолистых почвах, для злаков-12-18 мг, для картофеля — 30-35 мг на 100 г почвы.

Значительные количества фосфорных удобрений используются в Нечерноземной зоне, Прибалтике. В основных зерновых районах страны — Северном Казахстане, Западной Сибири, юго-востоке европейской части — фосфорных удобрений недостаточно; для создания урожая на 80% используется фосфор почвы. Двойной суперфосфат (Ca(H2PO4)2) - ыысококонцентрированное фосфорное удобрение, получаемое из апатита или фосфорита обработкой их фосфорной кислотой. Основное отличие его от простого суперфосфата — отсутствие в нем гипса и содержание p2o5 39-42%.Влажность удобрения не должна превышать 15-20%. В своем составе содержит молекулы S,F или Cl. Выпускается в виде гранул светло-серого цвета. Химически кислое, физиологически нейтральное удобрение.

Взаимодействие с почвой

В основном P суперфосфата подвергается химическому поглощению почвой(перевод в результате хим.реакций из легкорастворимых форм в труднодоступные).

На нейтральных почвах-Ca(H2PO4)2 + Ca(HCO3)2 = CaHPO4 + H2CO3.

На карбонатных- Ca(H2PO4)2 + CaCO3 = Ca3(PO4)2 + H2CO3.

На кислых- Ca(H2PO4)2+ +Al(OH)3=AlPO4+Fe(OH)3=FePO4

На нейтрал. почвах суперфосфат переходит в легкодоступную форму (CaHPO4), на карбонат. и кислых в недоступную форму. ⁹

Во всякой почве имеются минеральные и органические соединения фосфорной кислоты. Как правило, преобладают минеральные фосфаты. Это видно из следующих относительных цифр. Если общее содержание Р2О5 принять за 100, то в пахотном слое доля минеральных фосфатов составит у сильнооподзоленной суглинистой почвы 73, среднеоподзоленной — 69, серой лесной — 56, в мощном черноземе — 65, в каштановой почве — 75 и в сероземе — 86 %.

В почве с нейтральной реакцией основные запасы минеральных фосфатов представлены тонкоизмельченным апатитом. Кислые почвы содержат преимущественно фосфаты железа и алюминия, доступность которых растениям ниже, чем фосфор апатитов. Но при известковании кислых почв часть фосфатов полуторных окислов превращается в фосфаты кальция, что и сказывается положительно на фосфорном питании растений. Растворимые фосфаты, внесенные в кислую почву после ее известкования, более доступны растениям, нежели примененные до известкования.

Органические соединения фосфора в почве содержатся в гумусе (от 0,8 до 2,5 % Р2О5 к его массе в зависимости от типа почвы; большая цифра относится к серым лесным) и фитатах. При этом кальциевые и магниевые соли фитина содержатся в нейтральных почвах, а фитаты алюминия и железа — в кислых. Фитаты составляют до половины органического фосфора в почвах. Органические фосфаты занимают от 14 % в сероземах до 44 % в серых лесных почвах лесостепи всего почвенного фосфора. Остальные типы почв имеют промежуточное положение. Чем выше содержание гумуса в почве, тем богаче она и органическими фосфатами. Органические фосфаты в почве минерализуются различными микробами. Часть фосфора в почве (как и азота) находится в составе тел самих микроорганизмов. Но она невелика. При наличии даже 5 млрд бактерий в каждом грамме почвы количество связанной ими Р2О5 в пересчете на весь пахотный слой не превышает 24 кг/га. По расчетам, масса сухого вещества микроорганизмов составляет 0,5—1 % массы гумуса в бедных органическим веществом подзолистых почвах и сероземах. Для богатых гумусом черноземов эта величина значительно ниже — около 0,1 %. Для сопоставления сообщим данные Ротамстедской опытной станции: в окультуренных длительным унавоживанием подзолистых почвах масса органических веществ микробов достигает 2—3 % массы гумуса.

В прослойке почвы, непосредственно прилегающей к корневой системе (ризосфера) люцерны на орошаемых сероземах Средней Азии, численность бактерий может достигать 20 млрд в 1 г. Тогда в пересчете на 100 г такой почвы содержание Р2О5 в массе микроорганизмов приближается к 3,2 мг. Но прослойка почвы, составляющая ризосферу, занимает лишь небольшую часть от массы всей почвы в корнеобитаемом слое. ¹⁰