Для расчета потребности в фосфорных удобрениях

Для определения степени подвижности фосфатов в почве («фактора интенсивности») широко применяется метод Карпинского – Замятиной и метод Скофилда. По методу Карпинского и Замятиной концентрация ортофосфата определяется в вытяжке 0,015 М K₂SO, а по методу Скофилда – в вытяжке 0,01 М СаС1₂ при соотношении почвы и растворителей 1:5. Интенсивность фосфатов может быть выражена концентрацией фосфора в водных или солевых вытяжках (Р₂О₅, мг/л), концентрацией отдельных фосфат-ионов (H₂PO₄^-, HPO₄^2-) и активностью отдельных фосфат-ионов ( моль/л).

Р. К. Скофилд, а затем И. С. Вудруфф впервые предложили использовать фосфатный потенциал в качестве показателя доступности фосфора растениям. Они высказали гипотезу, что состояние почвенного фосфора определяется соответствующими химическими потенциалами и их уменьшением при поглощении растениями, в результате ретроградации, при потерях и т.д. Фосфатный потенциал (ФП) – суммарная активность ионов кальция и отдельных фосфат-ионов в логарифмической форме:

ФП = 0,5 рСа + (рН₂РО₄ + 0,5рНРО₄),

где р – знак отрицательного логарифма.

Чем меньше фосфатный потенциал, тем легче переходит фосфор в почвенный раствор, тем более благоприятны условия фосфорного питания растений.

Выбор того или иного показателя для характеристики «фактора интенсивности» зависит от целей и задач исследования. Как показали опыты, наиболее достоверную корреляцию со степенью обеспеченности почв фосфором, доступным растениям, показывает общая концентрация его в слабосолевых и водных вытяжках. К тому же определение фосфатного потенциала более трудоемко.

Для определения степени подвижности фосфатов в последнее время более широко используется вытяжка 0,01 М СаС1₂ (метод Скофилда), которые можно использовать в качестве дополнительного теста оценки фосфатного режима почв Беларуси.

В Беларуси для определения запаса подвижных фосфатов («фактора емкости») используют метод Кирсанова, в соответствии с которым фосфор из почвы извлекается 0,2 М НС1 при отношении почвы и раствора для минеральных почв 1:5, торфяных – 1:50 при температуре 18±3 °С, так как на количество извлекаемого фосфора влияет температура. Информацией о содержании подвижного фосфора в почве располагают все хозяйства республики и исходя из этого рассчитывают дозы фосфорных удобрений. Группировка почв по обеспеченности подвижным фосфором, определенным методом Кирсанова, приведена в табл. 6.2.

Некоторые почвы содержат много кислотнорастворимого фосфора, который искажает показатель обеспеченности почв фосфатами, если применять метод Кирсанова. В этом случае лучше использовать методы со слабосолевыми вытяжками.

6.2. Группировка почв Беларуси по содержанию подвижного фосфора (по Кирсанову)

Исследования кафедры агрохимии БСХА показали, что метод Кирсанова непригоден и для слабо-, средне- и сильноэродированных легкосуглинистых почв, развивающихся на мощных лессах, так как дает результаты большие, чем истинное содержание доступного для растений фосфора. Это связано с тем, что верхний перегнойный горизонт смывается и пахотный горизонт формируется с включением подзолистого и иллювиального.

Метод Кирсанова является стандартным для определения подвижного фосфора только в пахотном горизонте дерново-подзолистых почв и его нельзя использовать для характеристики нижних горизонтов. Исследованиями Д. М. Хейфец было показано, что фосфаты подпахотных горизонтов менее доступны растениям, чем пахотного. Для подпахотных горизонтов неэродированных агродерново-подзолистых почв и эродированных суглинистых, развивающихся на лёссах, по всему профилю для оценки содержания усвояемых фосфатов лучше использовать не кислотные, а слабосолевые вытяжки (методы Скофилда или Карпинского – Замятиной).

По данным 12 тура (2007 – 2010 гг.) агрохимического обследования почв Беларуси, содержание подвижного фосфора на пашне в среднем по республике составило 184 мг/кг почвы. Однако 23 % пахотных почв имеют низкую (менее 100 мг/кг) обеспеченность подвижными формами фосфора.

В настоящее время оптимальный уровень подвижных форм фосфора в республике имеет 8,8 % суглинистых, 32,0 – супесчаных, 29,1 – песчаных и 5,1 % торфяных почв. Однако даже на пахотных угодьях еще велика доля почв, слабообеспеченных фосфором (менее 100 мг/кг). Это 21,4 % суглинистых и глинистых, 21,4 – супесчаных, 20,5 – песчаных и 61,5 % торфяных почв. На луговых угодьях почв, бедных фосфатами, 55,6 %. В то же время на пахотных землях появились почвы с содержанием подвижного фосфора более 400 мг/кг (3,5 %), на которых внесение фосфорных удобрений неэффективно. Внесение фосфора свыше оптимальных значений приводит только к непроизводительным затратам. Таким образом, для повышения плодородия почв и рационального использования фосфорных удобрений нужна оптимизация фосфорного питания растений, внесение указанных удобрений с учетом содержания фосфора в почвах (табл. 6.3).

6.3. Оптимальные уровни содержания подвижных форм фосфора (Р₂О₅) в почвах Беларуси для разных севооборотов, мг/кг почвы

Для прогноза эффективности фосфорных удобрений используются также методы определения емкости поглощения фосфатов почвами, фосфатной буферной способности и др.

Извлекая фосфор из почвенного раствора, растения тем самым уменьшают его концентрацию. Однако почвы могут поддерживать концентрацию фосфора в растворе на относительно стабильном уровне. Это зависит от запаса растворимых фосфатов на поверхности почвы и скорости растворения фосфорсодержащих минералов почвы. Способность почвы поддерживать концентрацию фосфатов на постоянном уровне С. М. Драчев назвал фосфатной буферной способностью.

Впоследствии П. Бекетт и Р. Уайт ввели понятие потенциальной буферной способности в отношении фосфатов (ПБС^Р) как способности почвы противостоять изменению фосфатного потенциала. ПБС^Р = G/J, где G – общий запас подвижных фосфатов почвы («фактор емкости»); J – равновесная активность Н₂РО₄^-, или равновесный фосфатный потенциал почв («фактор интенсивности»). Отношение G/J показывает, какое количество подвижных фосфатов должно или перейти из общего запаса в почвенный раствор, или быть внесено в почву для изменения активности Н₂РО₄^- на единицу. Этот показатель учитывает не только общее содержание подвижных фосфатов, но и степень их подвижности и поэтому более полно характеризует фосфатный режим почв, чем фосфатный потенциал. Правда, этот метод из-за трудоемкости широкого распространения не получил.

Разделить формы почвенных фосфатов и установить их роль в питании растений очень сложно из-за большого разнообразия минеральных соединений фосфора. Ни один из существующих методов определения состава минеральных фосфатов не позволяет строго выделить отдельные соединения фосфора.

Все фосфаты отличаются растворимостью и отношением к гидролитическому распаду, большинство из них труднорастворимые соединения. Выделение различных форм фосфатов основано на их разной растворимости. Наибольшее распространение получили методы Чирикова, Чанга – Джексона, Гинзбург – Лебедевой. Более совершенен из них последний, но он используется только для минеральных почв.

По методу Гинзбург – Лебедевой навеску почвы последовательно обрабатывают различными растворителями, постепенно выделяя фракции с различной степенью растворимости. Фракции распределяются в следующей последовательности: фракция Ca-P_I – легкорастворимые фосфаты кальция, магния и закисного железа; фракция Са-Р_II – разноосновные фосфаты кальция и магния, преимущественно вторичнообразованные типа октакальцийфосфатов и др.; фракция А1-Р (типа варисцита, вавеллита и др.); фракция Fe-P (типа стренгита, дифренита и др.); фракция Са-Р_III – высокоосновные труднорастворимые фосфаты кальция типа фосфорита и апатита (природные и вторичнообразованные).

Исследования кафедры агрохимии БГСХА показали, что в слабо- и среднеокультуренных дерново-подзолистых суглинистых, супесчаных и песчаных почвах фосфатов полуторных оксидов содержится в несколько раз больше, чем фосфатов кальция (табл. 6.4). Причем в дерново-подзолистых суглинистых и супесчаных почах фосфатов железа больше, чем фосфатов алюминия, а в песчаных почвах, наоборот, больше фосфатов алюминия. По мере окультуривания почвы в ней существенно возрастает количество доступных растениям фосфатов кальция фракций Са-Р_I и Са-Р_II.

6.4. Влияние фосфорных удобрений на формы соединений фосфора в дерново-подзолистых почвах, мг/кг почвы