Содержание питательных веществ в почвах

Запасы питательных веществ в почвах во много раз превышают потребность в них растений. Однако большая часть их представлена недоступными для растений соединениями. Валовое содержание питательных веществ в пахотном слое различных почв неодинаково.

Валовое содержание азота (N) колеблется от 0,07 до 0,5%. Почвенный азот находится в основном в недоступной для растений органической форме. На долю минерального азота приходится только 1-2% его общего количества. Под влиянием микробиологических процессов (аммонификация, нитрификация) органические формы азота переводятся в доступные для растений минеральные формы.

Оптимальные условия нитрификации - это хорошая аэрация и увлажнение почвы при температуре 20-35° С и рН 5-8,5. При благоприятных условиях под влиянием нитрификации может накапливаться до 100 кг и более N на 1 га. Интенсивность нитрификации также зависит от соотношения углерода и азота (C:N) в органическом веществе почвы. Если отношение этих элементов менее 10, минерализация происходит энергично, а если больше 10, например при запашке соломы, микроорганизмы, размножаясь, будут усиленно потреблять минеральный азот из почвы, что уменьшит его содержание.

Некоторое обогащение почвы азотом происходит вследствие фиксации его клубеньковыми бактериями на корнях бобовых, а также свободноживущими в почве бактериями (азотобактер) и синезелеными водорослями. Бобовые культуры накапливают в год в надземной массе и корнях 100-300 кг азота на 1 га, из которых около ²/₃ фиксируется клубеньковыми бактериями из воздуха, ¹/₃ поглощается растением из почвы. Свободноживущие бактерии фиксируют в год 5-50 кг азота на 1 га. Около 5-10 кг азота в год на 1 га поступает в почву с осадками.

Валовое содержание фосфора (Р₂О₅) во многих почвах составляет 0,03-0,25%. Около половины его находится в минеральной форме, а половина - в форме органических соединений. В слабоокультуренных торфяных почвах на фосфор в органической форме приходится до 70%. Некоторое количество его содержится в поглощенном почвенными коллоидами состоянии. Значительная часть минеральных форм фосфора в кислых подзолистых почвах и красноземах находится в труднодоступных для растений фосфатах железа и алюминия. В нейтральных почвах, например в черноземах, минеральный фосфор представлен более доступными для растений фосфатами кальция и магния.

На долю калия (К₂0) в почве приходится 0,6-3% массы почвы. Больше калия содержится в глинистых и суглинистых почвах, а в почвах легкого механического состава (песчаных и супесчаных) его значительно меньше. В дерново-подзолистых песчаных и супесчаных почвах валовое содержание калия составляет 0,5-1,5%, суглинистых и глинистых - 1,5-2,5%, в серых лесных и черноземных почвах - 1-3%, в каштановых и бурых почвах - 1-2%. Меньше всего калия в торфяных почвах - 0,03-0,15%. Около 0,5-1% валового содержания калия находится в поглощенном почвенными коллоидами (обменном) состоянии. Обменный калий доступен для растений. Количество обменного калия в пахотном слое составляет, кг/га: в подзолистых почвах - 150-300, черноземах - 400-900, сероземах - 600-1500.

В отличие от азота и фосфора калий не образует в растениях прочные органические комплексы. Поэтому количество его в органическом веществе почвы незначительно.

Содержание магния (MgO) составляет 0,4-4% и более от массы почвы и зависит от состава материнской породы. В почвах, образовавшихся на суглинках и глинах, больше магния, чем в почвах, возникших на песках.

Около 90-95% магния в почве входит в состав различных минералов, главным образом силикатов и алюмосиликатов, которые трудно растворяются в воде, поэтому содержащийся в них магний не может быть непосредственно использован растениями. Около 5-10% магния находится в поглощенном (обменном) состоянии. Обменный магний, как и обменный калий, играет важнейшую роль в питании растений, пополняя количество магния в почвенном растворе по мере потребления его растениями. Незначительная часть магния в почве встречается в форме органических веществ, после разложения которых он становится доступным для растений. Около ¹/₃:-²/₃ магния в органических остатках может извлекаться непосредственно водой и усваиваться растениями.

Наиболее богаты магнием черноземы, каштановые почвы и сероземы. Меньше магния в песчаных, супесчаных и некоторых торфяных почвах. Таких почв в СССР около 14 млн. га, на них необходимо применять магниевые удобрения. Однако на большей части почв содержание магния вполне достаточно для обеспечения высоких урожаев.

Кальция (СаО) в почвах около 0,2-2% и более от их массы. Он представлен силикатами, карбонатами, гипсом, фосфатами и другими соединениями. Часть кальция находится в поглощенном состоянии. Наиболее богаты обменным кальцием черноземы (около 40 мэкв). Наименьшее количество его встречается в подзолистых почвах (5-8 мэкв), что связано с их кислотностью. Известкованием не только смещается реакция почвы, но и улучшается питание растений кальцием.

Содержание серы (SO3) колеблется от 0,1 до 0,5% массы почвы. Сера в почве представлена органическими соединениями (80-90%), где она находится в восстановленной форме, и минеральными соединениями с кальцием, железом, калием, натрием (10-20), являющимися источником питания растений. Процесс окисления серы, входящей в состав гумуса и органических остатков, происходит под влиянием аэробных бактерий (сульфофикация).

В большинстве почв количество серы достаточно для растений, однако в малогумусных подзолистых песчаных почвах ее немного, поэтому сульфатные формы удобрений здесь более эффективны, чем хлоридные. Серу в почву вносят также с органическими удобрениями, с простым суперфосфатом. Некоторая часть серы в промышленных районах поступает в почву из атмосферы в виде сернистого газа, образующегося при сжигании топлива, выплавке металла из сернистых руд и т. д.

Валовое содержание железа (Fе₂O₃) в почвах колеблется от 1 до 11%. В легких по механическому составу почвах его меньше, чем в тяжелых. Наибольшее количество железа наблюдается в красноземах Западной Грузии.

Железо в почве находится в форме ферроалюмосиликатов, окиси и закиси железа и их гидратов. Недостаток железа для растений чаще всего проявляется на карбонатных или сильноизвесткованных почвах, где оно находится в труднодоступном состоянии.

Бора в почвах сравнительно мало - всего тысячные доли процента массы почвы (2-120 мг/кг). Меньше всего бора содержится в дерново-подзолистых почвах и красноземах, больше - в сероземах и засоленных почвах. Бор в почве находится в виде силикатов и других солей (75-90%) и в органической форме (10-25%). На долю водорастворимых, доступных для растений соединений бора приходится 10-25% общего количества его в почве.

Молибдена содержится 0,2-7,5 мг/кг почвы, в том числе усвояемого растениями - 0,02-0,97 мг, причем в сильнокислых почвах его меньше, а в щелочных - больше.

Валовое содержание меди в почвах составляет 0,001-0,08% (1,5-100 мг/кг почвы и более). Количество усвояемой меди колеблется от 0,05 до 14 мг/кг почвы. Наиболее бедны медью песчаные и особенно торфяные почвы (2-3 мг/кг сухого торфа). При этом медь в торфяных почвах находится в малодоступных для растений медьорганических соединениях. Больше всего меди в красноземах и желтоземах.

Валовое содержание марганца в почвах колеблется от 100 до 4000 мг/кг почвы, а подвижного марганца - от 1 до 150 мг. В тяжелых почвах марганца больше, чем в легких. Кислые почвы богаче подвижным марганцем, при этом чем выше кислотность почвы, тем больше его переходит в обменную форму.

В кислых почвах марганец представлен подвижной двухвалентной формой, в нейтральных и слабощелочных - в малодоступных для растений трех- и четырехвалентной формах, поэтому растения на этих почвах нуждаются в марганцевых удобрениях.

Количество цинка составляет 25-100 мг/кг почвы, в том числе усвояемого 0,03-20 мг. Этого элемента больше в подзолистых почвах, меньше в сероземах, каштановых, бурых и нейтральных черноземных почвах.

В таблице 16 приводятся сведения о содержании в почвах сельскохозяйственных угодий СССР подвижного фосфора (Р₂О₅). обменного калия (К₂О) и реакции почвенной среды (рН KCl-вытяжки) по данным агрохимического обследования почв по состоянию на 1 января 1982 г.

Как видно из приведенных данных, в целом по стране более 40% площадей пахотных почв (87,9 млн. га) имеют низкое и очень низкое содержание подвижного фосфора, более 11% (24 млн. га) - низкое и очень низкое содержание обменного калия. Площадь пахотных почв в СССР, подлежащих известкованию (рН до 5,5), равна 24,6% (53,2 млн. га).

16. Группировка почв сельскохозяйственных угодий СССР по содержанию подвижного фосфора, обменного калия и степени кислотности на 1 января 1982 г. (в числителе - % к обследованной площади, в знаменателе - тыс. га)

Продолжение

Площади почв с низким и очень низким содержанием фосфора на сенокосах составили 52% от обследованной площади; с низким и очень низким содержанием обменного калия - 35% почв, подлежащих известкованию - 41,8%; соответствующие площади на пастбищах равны 44,7; 25,5 и 31,1%; под многолетними насаждениями - 43,6; 17,6 и 16,3%.

Агрохимическая характеристика почв конкретных полей (участков) выдается колхозам и совхозам станциями химизации в виде агрохимических паспортов или агрохимических карт на основании результатов агрохимического обследования почв, периодичность которого составляет 3 (при орошении) - 5 лет (в богарных условиях).

Методы анализов при агрохимическом обследовании почв в нашей стране стандартизированы: подвижный фосфор и обменный калий в почвах Нечерноземной зоны определяют методом Кирсанова (в 0,2 н. солянокислой вытяжке), в Прибалтийских республиках - по методу Эгнера-Рима (в аммонийно-лактатной вытяжке), в почвах Черноземной зоны в некарбонатных черноземах - по методу Чирикова (в 0,5 н. уксуснокислой вытяжке), в карбонатных черноземах, сероземах, каштановых и бурых почвах - по методу Мачигина (в 1%-ной углеаммонийной вытяжке). Кислотность почвы (рН) определяют в 1 н. КС1-вытяжке.

Во многих пахотных почвах недостает микроэлементов. В одиннадцатой пятилетке предусматривается завершение работ агрохимической службы по обследованию пахотных почв страны на содержание в них подвижных форм микроэлементов, магния, серы.