Тема 6

Обеспеченность почв элементами питания

Наиболее существенный качественный признак почвы – эффективное плодородие – зависит от того, в каких формах находятся в ней питательные вещества и в какой степени они могут быть использованы растениями.

Развитие и урожай растений зависят от комплекса факторов. Один из этих факторов – питание – характеризуется тем, что в значительной мере может регулироваться человеком.

Обеспечение растений элементами пищи на протяжении всей их жизни зависит от биологической деятельности почв и ряда физи- ко-химических процессов, в результате которых образуются усвояемые растениями формы.

Термины «усвояемые» или «доступные» условны. Усвоение – не значит, что эти питательные вещества будут усвоены, так как усвоение зависит от ряда факторов. Доступность зависит от возраста растений, усваивающей способности корневой системы, от наличия влаги, концентрации в почвенном растворе питательных веществ и т.д. Таким образом, формы, не усвояемые при неблагоприятных условиях одним растением, могут быть усвоены другими или тем же, но в другом возрасте, при других условиях.

Непосредственно доступными для питания растений являются минеральные соединения азота – аммиачные соли и нитраты. Зная нитратный режим почвы, можно получить представление – в какой мере и в какой период растения могут быть обеспечены легкоусвояемой формой азота.

6.1 Определение нитратов

Нитраты образуются в почве в результате окисления микроорганизмами аммиачных соединений как органического происхождения, так и внесенных в виде минеральных удобрений.

60

Нитраты – конечная форма окисленного азота и основной источник азотистого питания растений в полевых условиях.

Нитраты хорошо растворимы в воде и в связи с изменением водного режима способны передвигаться по профилю почвы.

6.1.1 Определение N-NO3 в почвенных образцах потенциометрическим методом

Метод основан на определении концентрации нитратов в почве с помощью ионоселективного электрода в солевой суспензии 1 %-го раствора алюмокалиевых квасцов, КАl(SO4)2∙12H2O, при соотношении проба-экстракт 1:2,5. Применение 1 %-го раствора алюмокалиевых квасцов вызвано, во-первых, тем, что он создает определенную ионную силу раствора, мало зависящую от солесодержания анализируемого образца; во-вторых, селективность нитратного электрода к аниону этой соли очень велика.

Методика работы

Пробу почвы для анализа массой 20 г заливают 50 мл 1 %-го раствора алюмокалиевых квасцов, 3 минуты перемешивают и в полученной суспензии определяют концентрацию нитратного иона.

Подготовленные к работе нитратный электрод и электрод сравнения ополаскивают дистиллированной водой, погружают в испытуемый раствор и снимают показания в миллиграммах N-NO3 на 1 кг почвы.

Реактивы: 1 %-й раствор алюмокалиевых квасцов KАl(SO4)2∙ 12H2O; 10,1 г соли взвешивают с погрешностью не более 0,1 г, растворяют в дистиллированной воде и доводят объем до 1 л.

6.1.2 Определение аммиачного азота посредством реактива Несслера

Сущностьметода.РеактивНесслера(щелочнойрастворK2HgI4) дает с ионами аммония соединение, окрашенное в оранжевый цвет. Интенсивность окраски исследуемого раствора анализируют фотометрически. Вычисляют результаты, используя калибровочные кривые, построенные по шкале образцовых растворов.

Извлечение аммония из почвы. Поглощенный аммоний извлекают из почвы 1 н. раствором KCl. Для этого 20 г почвы помещают

61

в широкогорлую колбу емкостью около 0,5 литра. Туда же приливают 100 мл 1 н. раствора хлористого калия, к которому добавлено 0,5 мл толуола. Содержимое колбы взбалтывают в течение 30 мин на ротаторе, затем фильтруют суспензию через плотный складчатый фильтр, подставляя под воронку мерную колбу емкостью 200 мл. Если фильтрат получается мутный, его пропускают через фильтр с почвой. Когда вся суспензия будет отфильтрована, в колбу с остатками почвы приливают 20 мл 1 н. раствора KCl и сливают его порциями на фильтр, стараясь смыть все частицы почвы. Последнюю операцию повторяют 4–5 раз; при этом каждую новую порцию раствора из колбы на фильтр переносят лишь тогда, когда предыдущая порция полностью профильтровалась. В заключение тем же раствором хлористого калия доводят содержимое колбы до метки и, закрыв пробкой, взбалтывают для перемешивания раствора, содержащего вытесненный аммоний.

Методика работы

10–25 мл полученного фильтрата помещают в мерную колбу емкостью 50 мл и разбавляют водой до 45 мл; затем приливают 2 мл реактива Неслера, доводят водой до метки и фотометрируют. Если испытуемый раствор содержит кальций и особенно магний, то для устранения их влияния на результат анализа перед прибавлением реактива Неслера вливают 2 мл 50 %-го водного раствора сегнетовой соли.

Фотометрирование проводят с синим светофильтром. При анализе на аммиак во всех случаях следует проводить холостое определение.

Содержание аммиачного азота рассчитывают в миллиграммах N на 100 г почвы (или на 1 кг) по формуле:

где N – содержание аммонийного азота, мг на 100 г почвы;

a – концентрация вытяжки по калибровочному графику, мг в 50 мл; V – общий объем вытяжки, мл;

V1 – объем аликвотной части, взятой для определения, мл; n – навеска почвы, г;

62

100 – коэффициент пересчета на 100 г почвы, если 1000. то на 1 кг почвы;

0,776 – коэффициент пересчета с NH4 на N.

Реактивы: 1) Дистиллированная вода без аммиака; 2) 1 н. раствор хлористого калия; 3) 50 %-й раствор сегнетовой соли (KNaC4H4O6·4H2O – виннокислый калий-натрий). 50 г соли растворяют в 100 мл дистиллированной воды; 4) Толуол С7Н8; 5) Реактив Несслера. Используют готовый раствор.

6.2 Содержания фосфора и калия в почвах

Содержание фосфора в расчете на Р2О5 в почвах колеблется от 0,03до0,2 %.Основнаямассафосфоранаходитсявформеминеральных и органических соединений, недоступных для растений. В материнских породах он содержится чаще всего в виде фторапатита Са5(РО4)3 и гидроксилапатита Са5ОН(РО4)3. При разрушении этих первичных фосфорсодержащих минералов образуются вторичные минеральные соединения, представленные различными солями ортофосфорной кислоты. Помимо апатита в почвах содержатся и другие минеральные соединения фосфора. В кислых почвах образуются фосфаты полуторных окислов АlРО4 и FeРО4, а также основные соли железа и алюминия Fe2(ОН)3РО4, Al2(ОН)3РО4, которые характеризуются очень слабой растворимостью и доступностью фосфора этих соединений растениям. В почвах, насыщенных основаниями, образуются преимущественно слаборастворимые фосфаты кальция типа октокальций фосфата СаН(РО4)3. Но эти соединения в результате взаимодействия с почвенным раствором, содержащим угольную, азотную и органические кислоты, разрушаются последними и переходят в соединения, доступные растениям. Поэтому фосфор, входящий в их состав, более доступен растениям, чем фосфор апатитов и фосфатов полуторных окислов. Во всех почвах в незначительных количествах присутствуют хорошо растворимые в воде однозамещенные фосфаты кальция и магния, а также одно- и двухзамещенные фосфаты калия, натрия и аммония.

В результате деятельности растений и микроорганизмов в почвах накапливаются также органические соединения фосфора. Они

63

представлены нуклеопротеидами, фитином, фосфатидами и другими органическими веществами, входящими в состав растений и микроорганизмов. На долю органических фосфатов приходится от 10 до 50 % общего количества фосфора, это соотношение зависит

впервую очередь от типов почв, их генезиса, содержания фосфора

вподстилающих (материнских) породах. Растения могут усваивать органический фосфор только после его минерализации.

Недоступные для растений минеральные и органические соединения фосфора переходят в усвояемые формы очень медленно. Несмотря на относительно большие запасы фосфора, его усвояемых соединений в почве содержится мало, поэтому чтобы получить высокий и качественный урожай сельскохозяйственных культур, необходимо вносить фосфорные удобрения.

Содержание калия в разных почвах колеблется от 0,5 до 3 % и зависит от механического состава. Больше содержание калия в глинистой фракции почвы. Поэтому тяжелые глинистые и суглинистые почвы богаче калием, чем песчаные и супесчаные. Очень бедны калием торфянистые почвы, его содержание в них находится в преде-

лах 0,03–0,05 %.

Общий запас калия в пахотном слое почвы 50–75 т на 1 га, но основная его часть (98–99 %) находится в виде соединений нерастворимых и малодоступных для растений.

По степени подвижности и доступности для растений содержащиеся в почве соединения калия можно разделить на следующие основные формы.

1.Калий прочных минералов (алюмосиликатов), главным образом полевых шпатов и слюд, он недоступен растениям. Однако под действием воды и растворенной в ней углекислоты, изменения температуры и действия почвенных микроорганизмов происходит постепенное разрушение структуры минералов с образованием растворимых солей калия.

2.Калий обменный, поглощенный почвенными коллоидами. Ему принадлежит основная роль в питании растений. Хорошая доступность обменного калия обусловлена его способностью при обмене с другими катионами легко переходить в раствор, из которого он усваивается растениями. Содержание обменного калия может служить надежным показателем степени обеспеченности почвы усвояемым калием.

64

3. Водорастворимый калий представлен различными солями, растворенными в почвенной влаге (нитраты, фосфаты, сульфаты, хлориды, карбонаты), которые непосредственно усваиваются растениями. Содержание этой формы элемента в почве, как правило, незначительное.

6.2.1 Определение подвижных форм фосфора и калия по методу Чирикова

Сущность метода. Фосфор и калий извлекаются из почвы 0,5 н. раствором уксусной кислоты при соотношении почвы и раствора 1:25. Фосфор определяют в вытяжке в виде синего фосфорномолибденового комплекса фотометрически, а калий – на пламенном фотометре.

Методика работы

Навеску почвы 4 г помещают в коническую плоскодонную колбу емкостью 200–250 мл, приливают 100 мл 0,5 н. раствора уксусной кислоты и взбалтывают в течение 1 часа на ротаторе. Затем ее встряхивают руками таким образом, чтобы на крышке (пробке) не осталось почвы. После этого фильтруют через складчатый фильтр в плоскодонную коническую колбу емкостью 250 мл, первые мутные порции фильтрата отбрасывают или переносят на фильтр. Пипеткой берут 10 мл прозрачного фильтрата и переносят в мерную колбу на 100 мл, доводят объем до метки 90 мл реактива Б. Через 10 минут окрашенный раствор фотометрируют. Результаты рассчитывают по формуле 25:

где Х – содержание подвижного фосфора, мг на 100 г; С – концентрация раствора по графику, мг Р2О5;

Н – навеска почвы, соответствующая объему раствора, взятого для анализа, г;

100 – коэффициент перевода на 100 г почвы.

Воставшемсяфильтратенапламенномфотометреопределяютсодержание калия. Результат определения рассчитывают по формуле 26:

65

где Х – содержание K2О, мг на 100 г почвы;

С – концентрация раствора по графику, мг K2О;

Н – навеска почвы, соответствующая объему раствора, взятого для анализа, г;

Р – разведение, Р = 1000/100, где 1000 – объем раствора, взятого для приготовления графика, мл; 100 – объем раствора, взятый для приготовления вытяжки.

Задания

1.В почвенных образцах определить содержание разных форм азота, подвижного фосфора и обменного калия.

2.Результаты по анализу почвенных образцов сравнить с классификацией (табл. 20, 21).

Таблица 20 – Группировка почв по степени обеспеченности нитратным азотом (по А.Е. Кочергину)

Таблица 21 – Уровни обеспеченности почв подвижными формами фосфора и калия при определении их в вытяжке по методу Чирикова

66