Макроэлементы почв и их соединения. Органогенные элементы

Углерод, азот, фосфор.Эти элементы принадлежат к числу важнейших органогенов. Присутствие их в почве (первых двух практически целиком) обязано воздействию живого вещества и процессам почвообразования.

Углерод.Впочве он содержится главным образом в составе гумуса, а также органических остатков. Много углерода может находиться в составе карбонатов. Содержание углерода в почве колеблется от долей процента в бедных органическим веществом песчаных почвах, до 3–5 и даже 10% в богатых гумусом черно­земах (в торфянистых и торфяных горизонтах до десятков про­центов). Значительная часть почв, используемых в земледелии, нуждается во внесении углерода в виде органического вещества.

Азот.В почвообразующих породах азот содержится в незначительных количествах. Так же, как и углерод, азот почти целиком связан в почве с ее органической частью – гумусом. Несмотря на небольшое количество (не более 0,3–0,4%, часто 0,1%), азот играет чрезвычайно важную роль в плодородии почв.

В составе гумуса содержание азота варьирует от 2,5 до 5%. Накопление азота в почве происходит в основном при биологическом усвоении его из атмосферы, в которой он составляет 78,08%.

Азот становится доступным для растений после минерализации органических веществ микроорганизмами. Азот доступен растениям главным образом в минеральной форме: окисленной (NO₃^- - нитратный азот) и восстановленной (NH₄^- - аммонийный азот). Нитратный и аммонийный азот легко поглощается растениями.

Аммонийный азот NH₄^- накапливается в почве в результате жизненных процессов аммонифицирующих микроорганизмов, которые разлагают органические остатки и гумус. Ион NH₄^- фиксируется твердой фазой почвы, частично находится в почвенном растворе.

Нитратный азот образуется в почве в результате окисления аммонийного азота двумя группами автотрофных бактерий. Бактерии группы Nitrosomonas окисляют аммонийный азот до азотистой кислоты, группа Nitrobakter – далее окисляют азотистую кислоту до азотной. Ион NO₃^– находится в основном в почвенном растворе, он мало адсорбируется твердой фазой почвы. В условиях промывного водного режима нитратный азот вымывается из почвенного профиля в грунтовые воды.

Фосфор.Фосфор в почвах содержится в значительно меньшем количестве по сравнению с азотом и калием. Содержание валового фосфора (Р₂О₅) в почвах низкое – 0,05-0,30% (от 1 до 5 т/га в пахотном горизонте 0–20 см). Пополнение запасов фосфора в почве биологическим путем не происходит.

Органические соединения фосфора в почвах представлены фитином, нуклеиновыми кислотами, сахаро-фосфатами и др., минеральные – солями кальция, железа, алюминия, магния ортофосфорной кислоты. Фосфор входит в состав осадочных горных пород фосфоритов с содержанием Р₂О₅ – 5–34%, минералов: апатита – 3Са₃(РО₄)₂·Са(F, Cl, OH)₂ с примесью Mn, U, Sr и др. с содержанием Р₂О₅ – 41–42%; вивианита – Fe₃(PO₄)₂·8H₂O с примесью Ca, Mn, Mg.

Фосфор в почвах большей частью находится в труднодоступных для растений формах. В почвах с сильно кислой реакцией фосфор находится в основном в виде фосфатов железа и алюминия. В слабокислых, нейтральных и щелочных почвах преобладают фосфаты кальция. Часть фосфора адсорбируется твердой фазой почвы, частично находится в почвенном растворе в виде фосфат ионов (Н₂РО₄^2-, НРО₄^-), которые легко поглощаются растениями.

Содержание подвижного фосфора в кг/га в пахотном горизонте почв определяют по формуле:

Р₂О₅ = a⋅d_vh_пах,

где а – количество подвижного фосфора Р₂О₅ в мг/100г, определенного по методу Кирсанова или Ф.В. Чирикова; d_v – плотность пахотного горизонта, г/см³; h_пах – мощность пахотного горизонта, см.

Для определения подвижных фосфатов в почве (непосредственно усвояемого фосфора растениями) применяют различные методы извлечения в зависимости от типа почв и их свойств.

Для улучшения питания растений фосфором целесообразно применение фосфорных удобрений на всех типах почв. Наиболее благоприятная реакция почвенного раствора для поглощения растениями ионов фосфатов слабокислая рН = 6,0 – 6,5).