ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Классификация почв по обеспеченности питательными элементами

СОДЕРЖАНИЕ И ФОРМЫ ПИТАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПОЧВЕ, ИХ ДОСТУПНОСТЬ РАСТЕНИЯМ

Все необходимые растениям питательные элементы, за исключением азота, в естественных почвах без удобрений происходят из материнских пород. Накопление азота в почвах осуществляется в органической форме в результате жизнедеятельности симбиотических, свободноживущих и ассоциативных азотфиксаторов молекулярного азота (N₂) атмосферы.

Фосфор, калий, кальций и все другие макро- и микроэлементы первоначально имеются только в минеральных формах, но в процессе почвообразования та или иная часть некоторых из этих элементов в почвах может содержаться и в органических формах.

Содержание и доступность соединений азота

В пахотном слое (0—25 см) разных почв общее (валовое) содержание азота изменяется от 0,02—0,05 % в дерново-подзолистых почвах до 0,2—0,5 % в черноземах. Обеспеченность почвы азотом определяется по содержанию в ней гумуса, так как не менее 95 % общего азота содержится в органическом веществе почвы и только около 1% в легкоусвояемых для растений минеральных формах (NО₃^–и NH₄⁺). Разложение органических азотистых веществ в почве можно представить следующей схемой:

гумус, белки ®аминокислоты, амиды ® аммиак ®нитриты ® нитраты.

Аммонификация – разложение органических веществ почвы до аммиака – происходит под влиянием разных обширных групп аэробных и анаэробных микроорганизмов. Аммиак, взаимодействуя с другими продуктами минерализации (угольная, муравьиная, уксусная, азотная и др. кислоты), образует соли, например:

NH₃ + Н₂СО₃ ® NH₄HCO₃,

при диссоциации которых ион аммония может обменно поглотиться:

Са 2NH₄

[ППК]Са+2NН₄НС0₃ « [ППК]Са + Са(НСО₅)₂.

В анаэробных условиях процесс разложения на этом останавливается, а в аэробных — соли аммония окисляются до нитратов (нитрификация). Скорость аммонификации зависит от температуры, влажности, реакции и других условий, а в анаэробных условиях в сильнокислых (торфяники) и сильнощелочных (солонцы) почвах этот процесс резко замедляется.

Нитрификация осуществляется группой аэробных бактерий (Nitrosomonas, Nitrosocystis, Nitrosospira и Nitrobakter), для которых этот процесс является источником энергии. Окисление аммиачного азота происходит через ряд промежуточных продуктов (гидроксиламин, азотистая) до азотной кислоты:

NH₃ ® NH₄OH ® NH₂OH ® HNO ® HN0₂ ®HN0₃.

Гидроксиламин

Образующаяся азотная кислота нейтрализуется растворимыми и (или) обменно-поглощенными катионами кальция и других оснований:

2HNО₃ + Са(НСО₃)₂ = Ca(NO₃)₂ + 2Н₂СО₃;

Са 2Н

2HNО₃ +[ППK]Ca = Ca(NО₃ )₂ + [ППК]Са.

При оптимальных условиях (влажность почвы 60—70 % капиллярной влагоемкости, температура 25—32 °С, рН 6,2—8,2) образуется до 300 кг HNО₃ на 1 га за вегетационный сезон.

Нитрификация наряду с положительной играет и отрицательную роль, так как избыток нитратов может загрязнять продукцию, вымываться с осадками и оросительными водами в грунтовые воды вплоть до питьевых, а также подвергаться денитрификации с образованием выделяющихся из почвы газообразных соединений.

Денитрификация— восстановление нитратного азота до NO, N₂O и N₂ в анаэробных условиях осуществляется обширной группой бактерий — денитрификаторов (denitrificans, stutzeri, fluorescens, puocyaneum и др.). Процесс идет через ряд промежуточных этапов по следующей схеме:

HNO₃ ® HNO₂ ® (HNO)₂ ® N₂O ® N₂.

Гипонитрит

Продукты биологической денитрификации (N₂O и N₂) являются одними из основных газообразных потерь азота почвы. Между денитрификацией и нитрификацией существует тесная связь. Интенсивная нитрификация в аэробных микрозонах вызывает обеднение их кислородом, они становятся анаэробными, что усиливает денитрификацию.

Наряду с биологической денитрификацией в почвах возможно восстановление нитратов и в результате химических реакций (хемодинитрификация)между соединениями, образующимися при аммонификации, нитрификации и денитрификации. Например, при взаимодействии азотной кислоты с аминокислотами:

HNO₃ + CH₂NH₂COOH ® CH₃COOH + Н₂О + N₂O ,

или с гидроксиламином:

HN0₃ + 3NH₂OH ® 5H₂0 + 2N₂.

В кислой среде (рН < 5) азотистая кислота легко разлагается с образованием газообразного оксида азота:

3HNO₂ -4 HNO₃ + H₂O + 2NO.

Наряду с минерализацией органического азота в почве одновременно происходят и процессы вторичного синтеза — из образовавшихся минеральных форм и внесенных удобрений микроорганизмы строят белки собственных тел. Азот при этом не теряется из почвы, а переходит в недоступные для питания растений формы (иммобилизуется); при отмирании микроорганизмов он вновь минерализуется и может стать доступным растениям.

Содержание и доступность соединений фосфора

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. Валовое содержание фосфора в пахотном слое различных почв колеблется от 0,03—0,12% в дерново-подзолистых почвах до 0,10—0,30%в черноземах в зависимости от гранулометрического и минералогического состава и содержания органического вещества.

Минеральные фосфаты составляют большую часть почвенных фосфатов почвах: в среднеоподзоленных – до 69 %, в сильнооподзоленных – до 73%, в каштановых – до 75%, в сероземах – до 86%. В материнских породах фосфор содержится чаще в виде фторапатита Ca₅F(PO₄)₃ и гидроксилапатита Ca₅OH(PO₄)₃. При разрушении этих первичных минералов образуются вторичные соединения фосфора, представленные различными солями фосфорной кислоты. В кислых почвах (дерново-подзолистых и красноземах) образуются фосфаты полуторных окислов AlPO₄ и FePO₄, а также основные соли железа Fe₂(ОН)₃PO₄ и алюминия Al₂(ОН)₃PO₄, которые слабо растворимы и практически недоступны растениям.

Минеральные фосфорнокислые солиодновалентных катионов любой степени замещения, а также однозамещенные фосфаты кальция и магния растворимы в воде и легко усваиваются всеми культурами. Водорастворимые соединения фосфора содержатся в почве в незначительном количестве — редко более 1 мг/кг почвы – из-за их интенсивного химического и физико-химического поглощения почвой и потребления корнями растений.

В почвах, насыщенных основаниями (черноземах, серых лесных) образуются преимущественно двух- и трехзамещенные фосфаты кальция – СаНРО₄ и Са₃(РО₄)₂. Они слабо растворимы в воде, но все же постепенно растворяются содержащимися в почвенном растворе угольной, азотной и органическими кислотами и поэтому более доступны растениям чем апатит и фосфаты полуторных окислов. Минимальная растворимость фосфатов кальция и магния наблюдается при рН 6,5 и 10, а фосфатов железа и алюминия 2,2 и 3,7, соответственно. Поэтому, слабокислая реакция (рН 6) наиболее благоприятна для питания растений фосфором.

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. Больше всего органических фосфатов в пахотном слое серых лесных почв и мощных черноземов (до 35—45 % от общего содержания фосфатов).

Для определения степени обеспеченности различных культур фосфором используют слабокислотные вытяжки из разных почв:1 – 2%-ная лимонная; 2 – 3%-ная уксусная, 0,2 н соляная, 0,002 н серная (с добавлением (NH₄)₂SO₄ для поддержания рН 3) и дистиллированная вода, насыщенная СО₂. Кроме методов определения подвижных (усвояемых) фосфатов существуют методы определения фосфатного потенциала почв (Карпинского и Замятиной, Скофилда).

Содержание и доступность соединений калия

Валовое содержание калия в почвах сильно зависит от их гранулометрического состава. В глинистых и суглинистых почвах содержание калия доходить до 3%, в супесчаных – до 2,0%;%; в песчаных – до 1,5%; в торфяных – менее 1,0%. В подпахотных слоях дерново-подзолистых и серых лесных почв валовое содержание калия выше, чем в пахотных.

Калий почв на 99,9%-представлен минеральными соединениями. Общий (валовой) калий находится в составе кристаллических решеток первичных и вторичных минералов (не менее 91 % от общего); обменном состоянии (0,5—2,0%); необменно-поглощенном состояниях, (до 9,0%); в почвенном растворе (0,05—0,2%); в пожнивно-корневых остатках и микроорганизмах (до 0,05 %).

Легче всего растения усваивают водорастворимый и обменно-поглощенный калий.Труднее используется калий, находящийся в необменно-поглощенном (фиксированном) состоянии а также калий гидрослюд, вермикулита, вторичных хлоритов и малорастворимых солей. Потенциальный резерв — полевые шпаты, слюды, пироксены и первичные хлориты. Между различными формами калия в почвах существует динамичное (подвижное) равновесие.

Обеспеченность растений калием в России определяют разными стандартными методами, в зависимости от типа почвы. Метод Кирсанова используется для почв Нечерноземной зоны, Чирикова – для некарбонатных черноземов, Мачигина – для карбонатных черноземов, каштановых и бурых почвы; Ониани – и для красноземов, желтоземов и некоторых других почв.

На основе физико-химической взаимосвязи между катионами калия, кальция и магния в системе почва-почвенный раствор определяется так называемый калийный потенциал. Калийный потенциал определяют в водной или слабосолевой вытяжках (0,002-0,01 н СаС1₂) и выражают формулой

∆Z = pK– 0,5pCa

где р – отрицательный логарифм активности ионов К и суммы ионов Са и Mg.

Чем выше величина калийного потенциала, тем ниже способность перехода калия в почвенный раствор и, следовательно, тем ниже его доступность растениям. Калийный потенциал в пределах 2,5-2,9 свидетельствует о недостатке калия для нормального развития растений, 1,8-2,2 – об оптимальном уровне обеспеченности, менее 1,5 – избытке калия.

Таблица 4

Градации обеспеченности почв России подвижными формами микроэлементов

Микро-элемент	Биогеохимическая зона	Почвенная вытяжка	Обеспеченность почв, мг/кг почвы
очень бедная	бедная	cредняя	богатая	очень богатая
B	Таежно-лесная	Н₂О	0,2	0,2-0,4	0,4-0,7	0,7-1,1	1,1
Cu	1,0 н НС1	0,9	0,9-2,1	2,1-4,0	4,0-6,6	6,6
Mo	Оксалатная	0,08	0,08-0,14	0,14-0,30	0,30-0,46	0,46
Mn	Лесо-степная и степная	0,1 н Н₂SO₄	1,0	1,0-25	25-60	60-100
Co	1,0 н HNO₃	0,4	0,4-1,0	1,0-2,3	2,3-5,0	5,0
Zn	1,0 н КС1	0,2	0,2-0,8	0,8-2,0	2,0-4,0	4,0
B	Н₂О	0,2	0,2-0,4	0,4-0,8	0,8 -1,2	1,2
Cu	1,0 н Н₂SO₄	1,4	1,4-3,0	3,0-4,4	4,4 -5,6	5,6
Mo	Оксалатная	0,1	0,10-0,23	0,23-0,38	0,38-0,55	0,55
Mn	1,0 н Н₂SO₄		25-55	55-90	90-170
Со	Cухо-степная и полустепная	1,0 н HNO₃	1,,0	1,0-1,8	1,8-2,9	2,9-3,6	3,6
Zn	1,0 н КС1	0,15	0,15-0,30	0,3-1,0	1,0-2,0	2,0
Zn	СН₃СООNH₄	4,0	4,0-6,0	6,0-8,8	8,8	-
B	1,0 н HNO₃	0,4	0,4-1,2	1,2—1,7	1,7-4,5	4,5
Cu	1,0 н HNO₃	1,0	1,0-1,8	1,8-3,0	3,0-6,0	6,0
Mo	1,0 н HNO₃	0,05	0,05-0,15	0,15-0,50	0,5-1,2	1,2
Mn	1,0 н HNO₃	6,6	6,6-12,0	12-30	30-90
Co	1,0 н HNO₃	0,6	0,6-1,3	1,3-2,4	2,4	-
Zn	HNO₃	0,3	0,3-1,3	1,3-4,0	4,0-16,4	16,4

Способность почвы поддерживать калийный потенциал на определенном уровне, при изменении содержания подвижного калия, называется потенциальной калийной буферной способностью. Она является отношением фактора емкости (количество калия, извлекаемое из почвы 0,002 М раствором СаС1₂) к фактору интенсивности (равновесной активности К⁺ в почвенном растворе).

Содержание и доступность растениям микроэлементов

Степень обеспеченности растений микроэлементами определяют по общему количеству и содержанию подвижных форм их в почвах. Доля подвижных форм чаще всего составляет для: меди, молибдена, кобальта и цинка 10-15%; для бора – 2-4% от общего (валового) содержания их в разных почвах

Валовое содержание микроэлементов в почвах определяется их содержанием в материнских породах, а доля подвижных форм зависит от вида применяемых удобрений и мелиорантов, характера растительности и других факторов. Например, подкисление среды увеличивает подвижность марганца, меди, бора, цинка, железа, а молибдена – значительно снижает.

Подвижность, а следовательно и доступность растениям, микроэлементов определяют по их количеству, извлекаемому разными вытяжками (табл. 4). Растения обычно усваивают только до 1%микроэлементов, извлекаемых агрессивными вытяжками (НС1, HNO₃,H₂SO₄) из почвы.

Стандартные критерии определения обеспеченности различных почв подвижными формами микроэлементов пока не разработаны. Для надежной оценки степени нуждаемости растений в микроэлементах необходимо наряду с почвенной (анализы почв) использовать результаты растительной диагностики.

Классификация почв по обеспеченности питательными элементами

По степени обеспеченности питательными элементами и реакции все почвы России группируют в 6 классов (табл. 5).

Таблица 5

Классификация почв по обеспеченности питательными элементами (мг/кг) и кислотности

Класс	P₂O_5, по	K₂O, по	N по Тюрину и Кононовой	Нитрификация	pH_сол
Кирсанову	Чирикову	Мачигину	Кирсанову	Чирикову	Мачигину	pН<5	pH 5-6	pH>6
	<25	<20	<10	<40	<20	<100	<40	<30	<30	<5	<4,5
	25-50	20-5-	10-15	40-80	20-40	100 -200	41-50	31- 40	31- 40	5-8	4,5
	51-100	51-100	15 -30	81-120	41-80	201-300	51-70	41-60	41-50	8 -15	4,6 -5,0
	101-150	101-150	31- 45	121-170	81-120	301- 400	71-100	61-80	51-70	15-30	5,1-5,5
	151-250	151-200	46-60	171-250	121-180	401-600	101-140	81-120	71-100	31-60	5,6-6,0
	>250	>200	>60	>250	>180	>600	>140	>120	>100	>60	>6,0

Эту классификацию используют при агрохимических обследованиях почв, при составлении агрохимических карт (картограмм) и паспортов полей, для разработки рекомендаций по определению оптимальных доз удобрений и мелиорантов под возделываемые культуры в конкретных природно-экономических условиях.

Для отдельных регионов страны уровни градаций обеспеченности растений питательными элементами необходимо уточнять на основании местных данных полевых опытов, видового и сортового разнообразия культур и конкретных почвенно-климатических условий. Средние (оптимальные) уровни обеспеченности почв питательными элементами неодинаковы для разных групп и отдельных культур. Для зерновых, зернобобовых и трав это третий класс, для пропашных – четвертый, для овощных – пятый класс.

Для более оперативного регулирования доз удобрений, мелиорантов и пищевых режимов под отдельными культурами существует почвенная диагностика питания растений.