Взаимодействие фосфорных удобрений с почвой

Дерново-подзолистые почвы отличаются большой емкостью поглощения фосфат-ионов: от 800 мг/кг Р₂О₅ (песчаные) до 3000 мг/кг (глинистые почвы). Еще большей емкостью поглощения обладают торфяные почвы низинного типа – 13500 – 31000 мг/кг почвы.

В связи с тем, что фосфор представлен в почве труднорастворимыми соединениями, а внесенные с удобрениями фосфаты прочно фиксируются твердой фракцией почвы, сложилось представление о незначительной подвижности фосфора в почвенных условиях. Многочисленные исследования показывают, что за год вымывание фосфатов из пахотного горизонта в нижележащие слои в различных почвах составляет от 0,2 кг до нескольких килограммов.

Однако имеются сведения, что фосфор все же движется в почвах. В миграции фосфора по профилю почвы играет роль механическое воздействие на почву: перепашка, смыв, перемещение частиц, а также рост корневой системы. В дерново-подзолистых почвах происходит миграция фосфатов, связанных с сульфатными соединениями. Немаловажную роль в миграции фосфора могут играть и минеральные комплексные соединения.

О том, что фосфор медленно, но движется в почве, свидетельствуют данные Ротамстедской опытной станции. Здесь фосфорные удобрения вносились в течение 130 лет, и миграция фосфора отмечена по профилю почвы до глубины 40 – 50 см.

Поглощение фосфатов удобрений регулируется двумя параллельно идущими процессами – сорбцией и химическим осаждением. Соотношения этих процессов зависят от реакции почвенного раствора, содержания гумуса, степени диспергированности и реакционной способности почвенных глинистых минералов, доз удобрений и времени их взаимодействия с почвами.

Адсорбция фосфатов на поверхности почвенных частиц может происходить благодаря обмену фосфат-ионов с ОН^-, CI^-, , ионами гумусовых и кремниевых кислот.

Около 4 – 10% всего фосфора в почвах связано адсорбционно. Путем ионного обмена фосфат-ионы могут переходить в почвенный раствор и поэтому составляют часть доступного запаса фосфора почвы. Поглощение фосфат-ионов возможно вследствие того, что корни растений при дыхании выделяют углекислый газ, который образует угольную кислоту, распадающуюся на Н⁺ и . Анион обменивается на поверхности с коллоидом на .

В труднорастворимые формы растворимые фосфаты удобрений превращаются в результате химического осаждения фосфатов из раствора.

Превращение водорастворимых фосфорных удобрений в нейтральных почвах происходит следующим образом:

Са(Н₂РО₄)₂ + Са(НСО₃)₂ = 2СаНРО₄ ∙ 2Н₂О + 2СО₂.

На кислых почвах, кроме того, образуются труднодоступные растениям фосфаты железа и алюминия:

Са(Н₂РО₄)₂ + 2А1(ОН)₃ = 2А1РО₄ + Са(ОН)₂ + 4Н₂О,

Са(Н₂РО₄)₂ + 2Fe(OH)₃ = 2FePО₄ + Ca(OH)₂ + 4Н₂О.

Превращение фосфоритной муки, в отличие от превращения водорастворимых форм фосфорных удобрений, состоит в ее растворении под действием кислотности почвы, кислотами, выделяемыми микроорганизмами и растениями, а также в поглощении фосфатов почвой. В дальнейшем процесс поглощения фосфоритной муки и других водонерастворимых форм фосфорных удобрений аналогичен поглощению почвой растворимых фосфорных удобрений.

Сочетание органических и минеральных удобрений способствует сохранению фосфора в почве в более доступной форме, чем при внесении одних минеральных удобрений. Это связано, по-видимому, с внесением с органическими удобрениями оснований и нейтрализацией почвенной кислотности, а также более интенсивным образованием на минеральных компонентах почвы пленок органических и органо-минеральных гелей, что уменьшает переход фосфатов в труднорастворимые формы.

Способствует сохранению вносимых фосфатов удобрений в форме более доступных фосфатов кальция и до некоторой степени препятствует переходу в фосфаты железа и алюминия и известкование почвы. Известкование существенно не влияет на содержание подвижных фосфатов в почве, но повышает степень их подвижности и доступность вследствие снижения кислотности, содержания обменного алюминия и общего улучшения условий роста. Имеются также данные о том, что при известковании в первый год усиливается минерализация органических фосфатов в связи с повышением рН с образованием соответствующих соединений, в том числе доступных растениям фосфатов кальция. Таким образом, известкование оказывает положительное влияние на фосфатный режим почвы и способствует сохранению вносимых фосфатов удобрений в более доступной форме.