Содержание и формы фосфора в почве

Способы внесения минеральных удобрений

Фосфор по среднему содержанию в земной коре среди всех элементов занимает 13-е место (0,12 %), причем в верхнем слое почвы его значительно больше, чем в нижележащих и в материнской породе благодаря постоянному извлечению корнями растений из более значительного объема почвы и подпочвы, чем тот, в котором корни и надземные органы растений отмирают.

Валовые запасы фосфора в пахотном слое различных почв зависят от гранулометрического и минералогического состава и содержания органического вещества и колеблются от 0,03—0,12% в дерново-подзолистых почвах до 0,10—0,30 % в черноземах.

Минеральные фосфаты. Как правило, преобладают над органическими во всех почвах. Доля органических фосфатов наиболее высока в пахотном слое серых лесных почв и мощных черноземов (до 35—45 %), но к югу и северу она уменьшается, а минеральныхвозрастает: в среднеоподзоленных до 69 %, в сильнооподзоленных до 73, в каштановых почвах до 75 и в сероземах до 86%. Чем больше в почве органического вещества, тем выше доля органических и валовых фосфатов.

Органические фосфаты. Содержатся в гумусе, неразложившихся остатках живых организмов и фитатах. Кальциевые и магниевые соли фитина (фитаты) преобладают в нейтральных, а алюминия и железа — в кислых почвах. Фитаты составляют наибольшую часть (до 50 %) органических фосфатов. Органические фосфаты минерализуются различными микроорганизмами, причем часть фосфора (до 24 кг/га), как и азота, находится в массе их тел, а оставшаяся может быть усвоена растениями и (или) поглощена почвой.

Минеральные фосфорнокислые соли одновалентных катионов любой степени замещения, а также однозамещенные фосфаты кальция и магния растворимы в воде и легко усваиваются всеми культурами. Однако из-за быстрого химического и физико-химического поглощения почвой водорастворимых соединений фосфора в почвах очень мало и редко более 1 мг/кг почвы. Растения благодаря корневым выделениям способны усваивать и растворимые в слабых кислотах (угольная, уксусная, лимонная, щавелевая и др.) фосфорнокислые соли.

В еще больших количествах слабые и более сильные кислоты выделяются микроорганизмами (азотная при нитрификации, серная при окислении серосодержащих белков и аминокислот, фосфорная при минерализации фосфорорганических веществ, угольная и органические при дыхании и брожении). Способы внесения – припосевное (припосадочное) и основное.

Главное применение фосфорных удобрений – обеспечение питания молодых растений. Рядковое внесение при посадке. Применение гранулированных форм более эффективно. Водорастворимые формы можно применять на все культуры и в разных приемах. Полурастворимые также под все культуры и на всех почвах но эффективно лишь на кислых почвах. Труднорастворимые только на кислых почвах.

Фосфор – один из трех главных химических элементов питания растений. По своей важности он занимает второе место после азота. Принадлежит к числу достаточно распространенных элементов. В свободном состоянии в природе не встречается. Является действующим веществом простых и сложных фосфорных удобрений. Применяется под все сельскохозяйственные культуры в виде основного внесения, припосевного внесения и подкормки.

Содержание:

Большую часть новых химических элементов обнаруживали в различных рудах и минералах. Что же касается фосфора, то он был добыт из куда менее «достойного» источника – из мочи. В XII веке арабский ученый Альхильд Бехиль выделил этот элемент в чистом виде, перегоняя мочу, смешанную с несколькими «подручными» реактивами: известью, углем и глиной. В свете такого подбора компонентов для реакции, сложно сказать, рассчитывал ли он на какой-то определенный результат, однако ему повезло: он открыл фосфор. К сожалению, со временем это было предано забвению.

В 1669 году его коллега, алхимик-любитель Хеннинг Бранд, был занят решением важной задачи: он искал философский камень, а если точнее, жидкость, которая бы превращала недрагоценные металлы в золото. Для одного из своих опытов он собрал порядочное количество мочи в солдатской казарме и стал нагревать ее без доступа воздуха. Он заметил, что жидкость испускает странный белый пар, который оседал на стенках посуды и светился в темноте. Хоть Бранд и не получил желаемого, но он вновь совершил забытое открытие. Новый элемент был назван им «фосфор», что означает «светоносец».

В 1680 году независимо от Бранда фосфор был получен и известным ученым Робертом Бойлем. Его опыт тоже оказался не уникальным, и также был основан на нагревании мочи. И лишь в 1774 году Карл Шееле предложил добывать этот элемент из другого органического источника – рогов и костей животных. В настоящее время фосфор получают преимущественно из природных минералов. [7]

1 — красный; 2 – черный

Физические и химические свойства

Фосфор (Phosphorus), P – химический элемент главной подгруппы V группы периодической химической системы Менделеева. Атомный номер – 15, атомная масса – 30,97. В настоящее время известно несколько радиоактивных изотопов фосфора, из которых 32 Р применяется в физиолого-биохимических и агрохимических исследованиях.

Фосфор характеризуется в целом как неметалл. Элемент образует несколько аллотропических видоизменений.

Белый фосфор

• Плотность – 1,83 г/см 3 ,
• Температура плавления – +44,1 °C,
• Температура кипения – +257 °C.

В чистом виде прозрачен и бесцветен, продажный продукт желтоватого цвета. На холоде хрупкое вещество. При температуре выше +15 °C становится мягким. На воздухе быстро окисляется с характерным свечением, особенно заметным в темноте. Даже при слабом нагревании (достаточно простого трения) белый фосфор сгорает, выделяя большое количество теплоты. Также характерно явление самовоспламенения на воздухе по причине выделения большого количества теплоты при окислении. В воде нерастворим, растворяется в сероуглероде. Благодаря сравнительно невысокой прочности связей между молекулами кристаллической решетки, белый фосфор обладает высокой химической активностью. Данное вещество – сильный яд, принятия даже малой дозы которого достаточно для смертельного исхода.

Красный фосфор

Черный фосфор

Фосфорит – осадочная порода, источник фосфора.

Содержание в природе

Природные соединения фосфора

По причине легкой окисляемости чистый фосфор в природе не встречается. Соединения фосфора составляют по отношению к весу земного шара только 0,000015 %. В земной коре масса соединений фосфора составляет 0,75 %. [3]

Ортофосфат кальция

Апатит

Фосфор также входит в состав белков растительного и животного происхождения. [4]

Формы фосфора в почве

Запасы фосфора в почве во многом влияют на обеспеченность растений этим элементом. Все формы фосфора в почве и возможные вариации их воздействия отражаются в следующей цепочке:

Валовый → органический → минеральные соединения Р₂О₅ → потенциально доступный Р₂О₅ → непосредственно доступный Р₂О₅

Валовый фосфор

Содержание фосфора в верхних горизонтах почвы, как правило, выше, чем в нижележащих. Данное соотношение не зависит от типа почвы и гранулометрического состава. Обычно это связано с деятельностью человека и биологическими факторами, [1] в частности, с накоплением фосфора в зоне отмирания главной массы корней. Вниз по профилю почвы наблюдается уменьшение содержания фосфора. Большая его часть присутствует в почве в минеральной форме. [5]

Органические фосфаты

Минеральные фосфаты

Органические и минеральные соединения фосфора находятся в состоянии постоянного взаимопревращения. Соотношения данных форм определяется направленностью почвообразования. [1]

Содержание фосфора в различных типах почв

Различные почвы содержат неодинаковое количество фосфора – от 0,1 % Р₂О₅ в бедных песчаных до 0,20 % в мощных высоко гумусных почвах.

Почвы северной лесостепи

Дерново-подзолистые, глеевато-легкосуглинистые и среднесуглинистые почвы

Дерново-подзолистые легкосуглинистые, развивающиеся на моренном суглинке

Дерново-подзолистые

Дерново-подзолистые песчаные

Дерново-подзолистые почвы

Содержание фосфора в слое 0–20 см, согласно данным: [5]

Почва

Содержание соединений, % к общему содержанию

общее

органических

минеральных

органических

минеральных

Сильно-

оподзоленная

Средне-

оподзоленная

Лесостепная

Мощный чернозем

Каштановая

Серозем

Торфяно-болотные почвы

Симптомы недостатка фосфора, согласно данным: [6]

Культура

Симптомы недостатка

Скручивание краев листовой пластинки;

Образование фиолетовой окраски

Листья темно-зеленые, к стеблю, расположены под острым углом;

Рост наземной массы ослаблен;

При клубнеобразовании на кончиках нижних листьев – узкая темно-коричневая полоса, отмершая ткань заворачивается,

Ботва до уборки темно-зеленая;

В клубнях — ржаво-бурые пятна

Листья темно-зеленые с пурпурным оттенком;

Кочан образуется позднее

Стебли тонкие, слабые, жесткие, волокнистые;

Семядоли у всходов направлены под острым углом к верху;

Нижняя сторона листа – красновато-фиолетовая;

Листья поникшие, с завернутыми под лист долями;

Плоды плохо созревают

Листья мелкие, тусклые, темно-зеленые с голубоватым оттенком;

Края листа чернеют, почернение захватывает концы жилок;

На изломе листа и черешка – почернение;

Отмершие края листьев завернуты вверх;

Содержание сахара низкое;

Признаки недостатка появляются на старых листьях;

Молодые листья рано опадают

Вершины старых листьев вянут и отмирают

Листья мелкие, темно-зеленые с голубоватым оттенком;

Черешок и крупные жилки красноватые; Края листовой пластинки – красновато-лиловые

Плохой рост побегов;

Листья с пурпурным оттенком;

Образование тонких, коротких побегов;

Листья мелкие, тусклые, зеленые;

Листья покрыты пятнышками;

Опадение листьев преждевременное;

Ягоды плохо созревают;

Формируются тонкие, короткие побеги;

Листья редеют, мельчают;

Листья приобретают тускло-зеленую окраску с пурпурным или бронзовым оттенком;

Цветов и плодов мало;

Лесостепные почвы

Мощные черноземы

Обыкновенные черноземы

Выщелоченных черноземы

Темно-каштановые почвы содержат

Роль в растении

Биохимические функции

Окисленные соединения фосфора необходимы всем живым организмам. Ни одна живая клетка не сможет существовать без них.

В растениях фосфор содержится в органических и минеральных соединениях. При этом, содержание минеральных соединений составляет от 5 до 15 %, органических – 85–95 %. Минеральные соединения представлены калиевыми, кальциевыми, аммонийными и магниевыми солями ортофосфорной кислоты. Минеральный фосфор растений – запасное вещество, резерв для синтеза фосфорсодержащих органических соединений. Он увеличивает буферность клеточного сока, поддерживает тургор клетки и другие не менее важные процессы.

Органические соединения – нуклеиновые кислоты, аденозинфосфаты, сахарофосфаты, нуклеопротеиды и фосфатопротеиды, фосфатиды, фитин.

На первом месте по важности для жизнедеятельности растений стоят нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК) и аденозинфосфаты (АТФ и АДФ). Данные соединения участвуют во многих процессах жизнедеятельности растительного организма: синтезе белков, энергетическом обмене, передаче наследственных свойств.

Нуклеиновые кислоты

P₂O₅ в нуклеиновых кислотах содержится около 20 %. Данные кислоты – неотъемлемая часть всех тканей и органов растений любой растительной клетки. В листьях и стеблях нуклеиновые кислоты составляют 0,1–1,0 % сухой массы. [8]

Аденозинфосфаты

Особая роль фосфора в жизни растений заключается в участии в энергетическом обмене растительной клетки. Главная роль в данном процессе принадлежит аденозинфосфатам. В их составе присутствуют остатки фосфорной кислоты, связанные макроэргическими связями. При гидролизе они способны выделять значительное количество энергии.

Они представляют собой своеобразный аккумулятор энергии, поставляя ее по мере необходимости для осуществления всех процессов в клетке.

Различают аденозинмонофосфат (АМФ), аденозиндифосфат (АДФ) и аденозинтрифосфат (АТФ). Последний по запасам энергии значительно превосходит два первых и занимает ведущую роль в энергетическом обмене. Он состоит из аденина (пуринового основания) и сахара (рибозы), а также трех остатков ортофосфорной кислоты. Синтез АТФ осуществляется в растениях в процессе дыхания. [8]

Фосфатиды

Фосфатиды, или фосфолипиды – сложные эфиры глицерина, высокомолекулярных жирных кислот и фосфорной кислоты. Они входят в состав фосфолипидных мембран, регулируют проницаемость клеточных органелл и плазмалеммы для различных веществ.

Цитоплазма всех растительных клеток содержит представителя группы фосфатидов лецитин. Это производное диглицеридфосфорной кислоты, жироподобное вещество, имеющее в составе 1,37 % P₂O₅. [8]

Сахарофосфаты

Сахарофосфаты, или фосфорные эфиры сахаров, присутствуют во всех тканях растений. Известно более десятка соединений данного типа. Они выполняют важную роль в процессах дыхания и фотосинтеза в растениях. Образование сахарофосфатов носит название фосфорилирование. Содержание сахарофосфатов в растении, в зависимости от возраста и условий питания, варьирует от 0,1 до 1,0 % сухой массы. [8]

Фитин

Фитин – это кальциево-магниевая соль инозитфосфорной кислоты, содержит 27,5 % P₂O₅. Он занимает первое место по содержанию в растениях среди других фосфорсодержащих соединений. Фитин присутствует в молодых органах и тканях растений, особенно много его в семенах, где он служит запасным веществом и используется проростками в процессе прорастания. [8]

Основные функции фосфора

Большая часть фосфора присутствует в репродуктивных органах и молодых частях растений. Фосфор отвечает за ускорение формирования корневых систем растений. Основное количество фосфора потребляется в первые фазы развития и роста. Фосфорные соединения обладают способностью легко передвигаться из старых тканей в молодые и использоваться повторно (реутилизироваться). [8]

страница	1/45
Дата	28.06.2019
Размер	283.33 Kb.
Название файла	. вопросы магистратура.docx

Навигация по данной странице:
• 2 Агрохимическая оценка азотного состояния почвы и принципы оптимизации азотного питания сельскохозяйственных культур
• 3 Действие внешних факторов на доступность элементов питания растениям. Пути повышения доступности элементов питания для растений.

1 Содержание и формы фосфора в почвах. Агрохимическая оценка фосфатного состояния почвы и принципы оптимизации фосфорного питания сельскохозяйственных культур. Содержание общего (валового) фосфора в различных почвах (% от сухой массы) варьирует в довольно широком диапазоне: в дерново-подзолистых почвах — 0,05—0,15; серых лесных — 0,10—0,20; черноземах — 0,15—0,30; каштановых почвах — 0,10—0,20; сероземах — 0,08—0,16; красноземах — 0,09—0,18. В почве фосфор находится в форме органических и минеральных соединений. На долю органических соединений фосфора в почвах приходится от 10-20 до 70-80 % всех запасов фосфора. Поэтому органическое вещество почвы – резерв подвижного фосфора. Растворы, используемые агрохимической службой для определения подвижного фосфора в почвах (для кислых почв нечерноземной зоны — 0,2 н. НС1, черноземов — 0,5 н. СН3СООН, каштановых и карбонатных почв — 1% (NH4)2C03), экстрагируют растворимые и наиболее подвижную часть слаборастворимых фосфатов и характеризуют запасы лабильного фосфора почвы и уровень обеспеченности им растений. Эти растворы подобраны с учетом растворимости преобладающих фосфатов в данной почве. К сожалению, ни в один из стандартных методов, используемых для количественной оценки доступности фосфатов почвы растениям, не введены какие-либо поправки на гранулометрический состав почв, их кислотность и содержание в них гумуса, оказывающих существенное влияние на использование результатов анализа. Так, при одинаковом количестве лабильных фосфатов в супесчаных и глинистых почвах более высокая концентрация экстрагируемого фосфора в растворах, приготовленных из почв, наблюдается у почв легкого гранулометрического состава, что свидетельствует о лучшей доступности их растениям. Большое влияние на результаты определения экстрагируемого или лабильного фосфора оказывает pH, что также требует введения поправки на кислотность или щелочность анализируемой почвы. 2 Агрохимическая оценка азотного состояния почвы и принципы оптимизации азотного питания сельскохозяйственных культур Содержание N в земной коре 2,3*10 -2 , а общие его запасы исчисляются десятками млрд. тонн. Основная часть N содержится в почве в виде сложных органических соединений. Распад азотистых органических веществ до NH3 – аммонификация. Осуществляется обширными группами аэробных и анаэробных микроорганизмов: бактерий, актиномицетов, плесневых грибов (кроме хемолитоавтотрофов). Органические и минеральные удобрения обогащают почву N и зольными элементами и значительно усиливают процессы минерализации в ней. С органическими удобрениями вносятся органические вещества, стимулирующие жизнедеятельность м/о, ускоряющие разложение органического вещества почвы. Минеральные удобрения повышают интенсивность биологических процессов, т. к. являются источником питания микробов NPK, Ca. Обработка почв, особенно тяжелых, усиливает нитрификацию, также как и известкование. На бедных основаниями, плохо аэрируемых, кислых, слабоокультуренных почвах процессы нитрификации слабые. При внесении извести снижается кислотность, повышается жизнедеятельность нитрификаторов, почва обогащается Ca, необходимым для связывания нитратов в форму Ca(NO3)2. Содержание азота в почве постоянно изменяется в связи с расходованием азота и его пополнением. Расход- использование растениями и вынос с урожаем, из-за эрозии, вымывания и денитрификации. При эрозии уносятся гумусовые вещества вместе с частичками почвы → обеднение почвы гумусом и общим азотом. 3 Действие внешних факторов на доступность элементов питания растениям. Пути повышения доступности элементов питания для растений. Поглощение питательных веществ растениями зависит от: особенностей растения, свойств почвы, в том числе от уровня потенциального плодородия, прежде всего связанного с органическим веществом, отмех, состава, температуры, влажности, аэрации, реакции и концентрации почвенного раствора, освещенности и т.д. 1. Концентрация почвенного раствора. Является важным фактором внешней среды. При недостаточной концентрации питательного раствора растения растут и страдают от недостатка элементов минерального питания. Повышенная концентрация питательного раствора также неблагоприятно действует на рост и может вызвать угнетение растений. Оптимальная концентрация питательного раствора (та, при которой в данных условиях обеспечивается наибольшая продуктивность растений) сильно варьирует и постоянно изменяется в различные периоды онтогенеза для данного вида и сорта. В естественных условиях концентрация почв.раствора незасоленных почв колеблется от 0,02 до 0,2%. Лучше усваиваются ионы элементов питания из растворов умеренно повышенных концентраций. Повышение концентрации солей в растворе увеличивает его осмотическое давление и затрудняет поступление воды и пит.веществ в растение.