Питательный режим почвы

Почва – источник всех питательных веществ, поступающих в растения через корневую систему. К необходимым для растений элементам питания относятся: азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера, железо. Важную роль в жизни растений играют микроэлементы бор, марганец, цинк, кобальт, молибден, внесение которых в почву (при их недостатке) может повысить урожай и его качество.

Азот. Источником его в почве служит прежде всего органическое вещество, в котором заключено 90% азота почвы. Содержание этого элемента в гумусе различных почв измеряется несколькими тоннами на гектар. Запасы гумуса без поступления органических веществ ежегодно уменьшаются в подзолистых почвах на 6-7 ц, в чернозёмах около 1 т с 1 га. Поэтому система удобрения почвы и севооборота должна строиться таким образом, чтобы запасы гумуса в почве не истощались.

Наибольшее значение для пополнения доступного растениям почвенного азота имеют процессы аммонификации, при которой азот органического вещества превращается в аммиак, - и нитрификации, при которой аммиак переходит в азотистую, а затем в азотную кислоту и ее соли. Развитию этих процессов способствуют оптимальная температура (20-30° С) и влажность почвы (60-70% полной влагоемкости), аэрация почвы, благоприятная реакция среды.

Превращение органических соединений в доступные минеральные формы азота проходит несколько последовательных стадий. Белки и гумусовые вещества под действием ферментов превращаются сначала в аминокислоты и амиды. Микроорганизмы-аммонификаторы переводят эти соединения в аммиак, аммонийные соли и поглощенный аммоний, уже доступные растениям. Однако в дальнейшем аммиак под влиянием нитрифицирующих бактерий превращается в нитриты, а затем в нитраты, связанные с кальцием, магнием, калием и другими катионами.

При благоприятных условиях нитрификации, например в паровом поле на черноземах, может накапливаться от 30 до 50 мг и более нитратного азота на 1 кг почвы, что соответствует 90-150 кг на 1 га и больше. Накопленный в почве азот нитратов легкоподвижен. При выпадении большого количества осадков он может опускаться в глубокие горизонты и даже вымываться в грунтовые воды, а также переходить в элементарный азот и улетучиваться в воздух. В засушливых условиях, например в Западной Сибири, нитраты долго (несколько лет) сохраняются в почве. Поэтому процесс разложения органического вещества и образования подвижных форм азота можно регулировать в интересах лучшей обеспеченности этим элементом растений.

Другим источником азота в почве служит азот воздуха. Его запасы действительно неисчерпаемы. Однако пути поступления азота воздуха в почву ограничены. Небольшое количество этого элемента (около 4 кг на 1 га) попадает ежегодно с осадками. Накапливают азот в почве и свободноживущие азотфиксаторы (бактерии, некоторые грибы и водоросли). Однако даже при неблагоприятных условиях они могут дать его немного (5-10 кг на 1 га в год).

Количество азота в почве необходимо пополнять внесением органических и минеральных (азотных) удобрений, а также мобилизацией атмосферного азота путем посева бобовых растений, главным образом многолетних (клевера, люцерны), или таких однолетних бобовых, которые запахиваются в почву (люпин). Известно, что клевер и люцерна усваивают 150-200 кг азота на 1 га. Примерно одна треть его остается в почве, а остальное количество возвращается в нее в виде навоза.

Степень обеспеченности растений азотом почвы нельзя определить по валовому содержанию гумуса или азота. Наиболее точно о возможной реакции на внесение азотных удобрений на той или иной почве можно судить только на основании полевых опытов.

Фосфор. Хотя содержание его в земной коре не превышает 0,1%, значение этого элемента в жизни почвы и растений огромно. Растения аккумулируют фосфор в перегнойном слое почвы, но в то же время и отчуждают с урожаями, особенно с товарной частью его. Фосфор находится в почвах в органических и минеральных соединениях. В черноземах примерно половина, а в дерново-подзолистых почвах одна треть его связана с органическим веществом.

Этот фосфор становится доступным растениям лишь после минерализации органического вещества.

Минеральные соединения фосфора представлены очень многими формами, преимущественно труднорастворимыми и слабодоступными растениям фосфатами алюминия, железа и трехкальциевыми фосфатами Са₃(РО₄)₂. Легкодоступных соединений фосфора, таких, как растворимые соли кальция [Ca(H2PO4)2]], магния [Mg(H2P04)2], калия (КН2PO4), аммония [(NH4)2HP04 и NH4H2P04] в почве мало. Наблюдается большой разрыв между валовым содержанием фосфора в почве и его количеством, доступным для растений. Например, в дерново-подзолистых суглинистых почвах или в серых лесных общее содержание фосфора (P₂0₅) в пахотном слое составляет 0,04-0,12 %, или 1,2-3,6 т на 1 га, а количество доступных растениям форм фосфора в неудобренной фосфатами почве не превышает 0,1-0,2 т на 1 га.

О потребности почв в фосфорных удобрениях судят по содержанию доступного растениям фосфора, определяемого теми или другими химическими методами. Все методы рассчитаны на вытеснение фосфора растворителями различной силы и концентрации. В Беларуси для определения нуждаемости почв в фосфорных удобрениях применяют метод Кирсанова, основанный на вытеснении фосфора 0,2 н. соляной кислотой. Низким считается содержание менее 100 мг/кг почвы, средним – 100-200 мг/кг, повышенным – 200-300 мг/кг, высоким – более 300 мг/кг.

С учетом обеспеченности почв подвижным фосфором и устанавливают дозы фосфорных удобрений.

Калий. Все почвы, за исключением торфяных и рыхлопесчаных, характеризуются высоким валовым содержанием калия (К₂О) — 1,2—2,5%, или 35-75 т на 1 га пахотного слоя. Преобладающая часть калия связана с глинистыми частицами почвы. Поэтому существует прямая связь между механическим составом почв и содержанием в них калия. Чем больше в почве мелкодисперсных частиц, тем больше в ней калия. В пределах одного почвенного типа в зависимости от механического состава почвы количество калия изменяется следующим образом: песчаные и супесчаные почвы - 1,2%, легкосуглинистые - 1,8; среднесуглинистые — 2,2 %.

Калий находится в почвах преимущественно в форме недоступных или малодоступных растениям минералов, таких, как ортоклаз, мусковит, биотит, нефелин. Из минералов, особенно трех последних, он может постепенно, но очень медленно переходить в растворимое состояние под влиянием химического и биологического выветривания, например под влиянием выделяемой корнями растений углекислоты. Если при низких урожаях процесс высвобождения калия из труднодоступных минеральных соединений может обеспечить потребность растений, то при высоких урожаях и большом выносе этого элемента из почвы доступного калия в ней оказывается недостаточно для питания растений. Основной формой доступного растениям калия в почве служит обменный калий, адсорбированный на поверхности почвенных коллоидов. Содержание его в дерново-подзолистых почвах колеблется от 40 до 250 и более мг К₂0 на кг почвы, в черноземах и сероземах - до 500 мг.

В почве происходит и обратный процесс — фиксация, или закрепление, калия. Из обменной формы он может переходить в необменную. Фиксации подвержен и калий вносимых удобрений.

Для определения доступного калия принят также метод Кирсанова (фосфор и калий определяют в одной вытяжке 0,2 н. НС1).

Однако содержание в почве обменного калия не служит достаточным показателем обеспеченности растений доступным калием, так как, помимо обменного калия, растения используют часть необменного калия.

Магний. Некоторые почвы особенно дерново-подзолистые, песчаные и супесчаные, содержат мало магния. Если общее количество его в суглинистых почвах 1-2%, то в песчаных всего 0,05-0,1% MgO. Основная часть магния, находящегося в почвах, входит в силикаты и трудно доступна растениям. Водорастворимый и обменный магний составляет не более 10% общего его запаса, а в легких почвах - 0,5-2,5 мг на 100 г почвы. Между тем магний вымывается из почвы осадками, используется растениями (зерновые выносят 10—15 кг Mg0 на 1 га, а картофель, клевер, сахарная свекла - в 3—5 раз больше). В почвах Беларуси локально имевшийся дефицит магния в настоящее время устранен внесением доломитовой муки при известковании кислых почв.

Сера. В дерново-подзолистых почвах серы около 0,01-0.1%, в черноземах 0,2-0,5, в каштановых 0,2-0,5%. Значительная часть серы входит в состав органического вещества. Она поглощается растениями, а' также вымывается из почвы. Вынос серы с 1 га составляет 15-25 кг. Если запасы ее не восполняются внесением органических и некоторых серосодержащих минеральных удобрений, то начинает проявляться недостаток серы, особенно на легких почвах.

Микроэлементы. Недостаток их в почве сказывается на состоянии и развитии растений, на урожайности, а также на здоровье и продуктивности животных, если они не получают нужных микроэлементов в кормах, в частности на пастбищах.

К числу элементов, недостаток которых в почвах проявляется чаще, относятся: бор, медь, марганец, молибден, цинк, кобальт и йод.