Почвенная диагностика фосфорного питания растений Формы фосфора в почве

---

Почвенная диагностика фосфорного питания растений

Формы фосфора в почве

Фосфор в почвах содержится как в органической, в ней так и в минеральной форме.

Общее содержание фосфора в почве колеблется от 0,02 до 0,16 %. Содержание фосфора зависит от гранулометрического состава, кислотности почвы, концентрации кальция и магния в почве, количества гумуса в ней. Практически во всех почвах преобладает минеральные фосфаты. Чем тяжелее почва, тем выше содержание в ней фосфора в органической форме.

Фосфор органических соединений (сложных белков, фосфатидов, фитина, гумусовые вещества (хитины, холины)) составляет от 15-50 % от общего содержания, в то время как минерального (соли фосфорных кислот) – 60-80 %. Фосфор, входящий в состав органических соединений, не доступен для растений. Он становится усвояемым только после минерализации, разложении до простых растворимых солей фосфорной кислоты. Минеральные соединения представлены:

Ø труднорастворимыми солями – фосфатами алюминия, железа, кальция, магния (AlPO₄, FePO₄, Ca₃(PO₄)₂, Mg₃(PO₄)₂);

Ø растворимыми солями – одно и двух замещенными фосфатами кальция, магния, калия, аммония, натрия и др. (Ca(H₂PO₄)₂, Mg(H₂PO₄)₂, CaHPO₄, MgHPO₄, K₃PO₄, K₂HPO₄, KH₂PO₄, (NH₄)₃PO₄, (NH₄)₂HPO₄, NH₄H₂PO₄, Na₃PO₄, Na₂HPO₄, NaH₂PO₄).

Первая группа фосфатов не доступна для растений, так как они не растворимы в воде и слабых кислотах. Вторая группа фосфатов доступна для растений. Количество фосфатов той или иной группы зависит от кислотности почвы и концентрации кальция и магния. Например, в кислых почвах с рН < 5 преобладают ионы алюминия и железа, фосфор представлен AlPO₄, FePO₄; в почвах с рН 6-8 – преобладают Ca(H₂PO₄)₂, Mg(H₂PO₄)₂, а в почвах, где рН выше 8 – преобладает Ca₃(PO₄)₂, Mg₃(PO₄)₂.

Доступный фосфор – это минеральный фосфор и часть органического, которая в ближайшее время перейдет в минеральную, которые используются растениями.

Использование фосфора из почвы зависит от кислотности почвы: чем кислее почва, тем менее доступным становится фосфор.

Коэффициенты использования доступного фосфора из почвы в зависимости от кислотности почвы, %

В зависимости от типа почвы различают следующие методы определения фосфора в почве:

Ø дерново-подзолистые, серые лесные – по Кирсанову (вытеснение производится 0,2н HCl, при соотношении почва: раствор = 1:5);

Ø черноземы и некарбонатных почвах – по Чирикову (вытеснение производится 0,5н СН₃СООН, при соотношении почва: раствор = 1:25);

Ø карбонатные почвы (дерново-карбонатные, дерново-бурые) – по Мачигину (вытеснение производится 1 % раствором (NH₄)₂CO₃, при соотношении почва: раствор = 1:20);

Ø почвы сухих степей (каштановые) – по Мачигину;

Ø почвы влажных субтропиков – по Ониани (вытеснение производится 0,05н H₂SO₄).

Ø Оптимальное значение подвижного фосфора для произрастания сельскохозяйственных культур в севооборотах:

Ø зернотравяной 100 – 150 мг/кг почвы

Ø зернопропашной 150 – 200

Ø овощной 250 – 300

Почвенная диагностика калийного питания растений

Формы калия в почве

Калий в почвах находится главным образом в нерастворимой, недоступной для растений форме. Содержание калия в почвах колеблется от 0,03 до 3 %. Содержание калия зависит от типа почв, минералогического и гранулометрического состава почв. Мало калия в песчаных, супесчаных почвах и торфяниках (0,03 – 1% К₂О), богаты калием мощные черноземы и солонцы (3 – 4%). Больше калия в почвах тяжелого гранулометрического состава. Практически весь калий в почвах содержится в минеральной форме. По доступности калия для растений выделяют пять групп:

Ø калий труднорастворимых алюмосиликатов (полевые шпаты, слюды, гидрослюды). В эту группу входит основное количество калия (98 – 99 %). Растениями данные соединения не усваиваются.

Ø водорастворимый калий. Представлен легкорастворимыми солями калия, находящимися в почвенном растворе. Доступен для растений, однако, содержание его очень низкое (от 1 до 7мг/кг почвы).

Ø обменный калий – находится на поверхности почвенно-поглощающего комплекса и способен обмениваться с другими катионами. Составляет 0,5 – 3 % от общего содержания калия в почве. Основной источник питания растений.

Ø необменный калий – фиксированный в межпакетных пространствах глинистых минералов. Для растений недоступен.

Ø калий органического вещества – калий, входящий в состав растительных остатков. Растениям эта форма калия недоступна, но после минерализации переходит в почвенный раствор и становится доступной.

Определение подвижного фосфора и обменного калия в почве по методу Кирсанова (ГОСТ 26207-91)

Значение анализа. Зная содержание подвижного фосфора и обменного калия в почве, можно сделать выводы об обеспеченности растений этими элементами питания (таблица 10) и необходимости внесения фосфорных и калийных удобрений в запас.

Данный метод распространяется на анализы почв, выполняемые при почвенно-агрохимическом обследовании сельскохозяйственных угодий и проведении полевых опытов. Метод не применим к карбонатным и темно-серым лесным почвам, черноземам.

Группировка почв по содержанию подвижного фосфора, обменного калия и обеспеченности ими растений

Принцип метода. Метод основан на извлечении фосфора и калия из почвы 0,2 н. раствором HCl при соотношении почва: раствор = 1: 5.

(ППК)К⁺ + HCl ↔ (ППК)Н⁺ + KCl

Ca(H₂PO₄)₂ + 2HCl → CaCl₂ + 2H₃PO₄

При определении фосфора к вытяжке приливают реактив по Труогу и SnCl₂. В результате их взаимодействия образуется синяя окраска, интенсивность которой прямопропорциональна концентрации фосфора в растворе.

2H₃PO₄ + (NH₄)₆Mo₇O₂₄•4H₂O → 2(NH₄)₃PO₄•(MoO₂•4MoO₃)₂•4H₂O

Оптическая плотность растворов определяется на фотоэлектроколориметре (спектрофотометре) при длине волны 670-720 нм (красный светофильтр). Для определения абсолютных величин готовят шкалу образцовых растворов с точно известной концентрацией фосфора в определенном объёме, измеряют их плотность на фотоэлектроколориметре. По данным концентрации образцовых растворов и соответствующей им плотности строят калибровочную кривую.

Концентрация калия определяется на пламенном фотометре при сравнении со шкалой образцовых растворов. Калибровочный график строится аналогично.

Ход выполнения работы

1. На технохимических весах взять навеску почвы 10 г (с точностью до 0,01 г) и перенести в банку. При анализе проб из торфяных и органических горизонтов почв навеска 1 г;

2. Цилиндром прилить 50 мл 0,2 н. раствора HCl;

3. Суспензию взболтать в течение 1 мин и оставить в покое на 15 минут. При анализе необходимо тщательно следить за временем. Так как при избытке времени происходит переход других фракций фосфора, а недостатке – не полный переход необходимой фракции, что в дальнейшем приводит к искажению данных.

4. Энергично взболтать и отфильтровать через двойной складчатый фильтр (первые мутные порции фильтрата отбросить);

5. В фильтрате фосфор определяют колориметрическим методом, калий – на пламенном фотометре.

Определение фосфора

1. Пипеткой взять 0,5-2 мл фильтрата (в зависимости от содержания фосфора в почве) и перенести в мерную колбу на 50 мл;

2. Прилить дист. воды до «плечиков» колбы;

3. Из бюретки прилить 2 мл реактива по Труогу;

4. Добавить 3-4 капель SnCl₂, перемешать,

5. Объём раствора в колбе довести водой до метки дист. водой, перемешать. Дать постоять 5 минут для развития окраски.

6. Измерить оптическую плотность раствора на спектрофотометре при длине волны 720 нм. Определение проводить не позднее чем через 15-20 минут после окрашивания, так как происходит разрушение окраски.

Приготовление шкалы образцовых растворов: в мерные колбы на 50 мл прилить 1, 2, 5, 10, 20, 30 мл образцового раствора (КН₂РО₄ с содержанием 0,0025 Р₂О₅ мг/мл), прилить дист. воды до «плечиков». Из бюретки прилить по 2 мл реактива по Труогу. Добавить по 3-4 капли SnCl₂, перемешать. Объём растворов в колбах довести до метки дист. водой, перемешать. Для развития окраски дать постоять 5 минут. Определить оптическую плотность растворов.

Расчет результатов:

По последним двум колонкам построить калибровочный график, при этом по оси ординат отложить содержание подвижного фосфора (мг/кг почвы), а по оси абсцисс – оптическую плотность растворов (D). Зная оптическую плотность своего раствора, по калибровочному графику найти содержание фосфора в почве.

Примечание: при массовых анализах реактив по Труогу и хлористое олово заменяют на реактив Б (окраска растворов сохраняется в течение 16-18 часов). Вытеснение проводят аналогично, а при окрашивании к аликвоте фильтрата (в колбе на 50 мл) приливают до метки реактив Б.

Определение калия

1. Оставшийся фильтрат поместить в стаканчик на 50 мл и сжечь его в пропано-воздушном пламени пламенного фотометра.

Приготовление шкалы образцовых растворов: В мерные колбы на 250 мл прилить 4, 6, 10, 20, 40, 60 и 80 мл образцового раствора (KCl с содержанием 0,5 мг К₂О/мл) и довести до метки 0,2 н. раствором HCl.

Расчет результатов:

По двум последним колонкам таблицы построить калибровочный график, на котором по оси ординат отложить содержание обменного калия (мг/кг почвы), а по оси абсцисс – показания прибора (мА). Измерив показания прибора исследуемого раствора, по калибровочному графику найти содержание калия в почве.