РОЗДІЛ 5. МАКРОЕЛЕМЕНТИ І МАКРОДОБРИВА

5.2.2. Фосфатний фонд ґрунту

Вміст загального фосфору в орному шарі ґрунту коливається від 1,3 у дерново- підзолистих до 5,4 т/га в чорноземі звичайному. Біоакумуляція фосфору в орному шарі (0–30 см) ґрунту відносно вмісту його в материнській породі становить 120–150 %. Основна маса фосфору міститься в ґрунті у формі мінеральних та органічних сполук, недоступних для рослин. У дерново-підзолистих ґрунтах мінеральних сполук фосфору більше, ніж органічних, у чорноземних і торфових – навпаки. Органічні сполуки фосфо-ру представлені переважно нуклеопротеїдами, фітином, фосфоліпідами, фосфопротеїдами та іншими органічними сполуками, що входять до складу організмів тварин, рослин, мікроорганізмів. У гумусі фосфор входить до складу гумінових і сульфокислот. Фосфор органічних сполук доступний для рослин після гідролітичного розкладання їх ферментами групи фосфатаз, що є в організмах тварин і мікроорганізмів. При цьому велике значення має співвідношення С : Рорг. Якщо воно < 200, то фосфорорганічні сполуки представлені нестійкими легкомінералізованими формами.

Органофосфати в ґрунті представлені різними видами сполук. Це можуть бути неспецифічні органофосфати індивідуальної природи, а також специфічні сполуки, які з'явилися в процесі утворення гумусу. Неспецифічні органічні фосфати також поділяють на три класи: фосфоліпіди (< 1 % всього органічного фосфору ґрунту), нуклеїнові кислоти (до 10 %), інозитолфосфати (30–60 %). На їх розподіл значно впливає кислотність ґрунту. Так, кальцій і магнієві солі інозитолфосфорної кислоти переважають у нейтральних ґрунтах, а фітати заліза та алюмінію – у кислих. Слід зазначити, що природні фосфорорганічні сполуки перебувають у процесі постійних фізико-хімічних перетворень у результаті перебігу реакцій гідролізу, сорбції, хелатоутворення, інших окисно-відновних процесів і ферментативного впливу. Внаслідок цього значна частина органічних фосфатів мінералізується і переходить до запасів потенційно доступних для рослин мінеральних форм.

Мінеральні сполуки містяться в ґрунті у вигляді солей кальцію, заліза та алюмінію, тобто склад їх великою мірою визначається складом катіонів у ґрунтовому вбирному комплексі. Наприклад, фосфати кальцію переважають у нейтральних і лужних ґрунтах, а фосфати алюмінію і заліза – у кислих.

Після внесення фосфорних добрив фосфор, що входить до їх складу, внаслідок хімічних, фізико-хімічних та біологічних процесів, які відбуваються в ґрунті, зазвичай перетворюється на сполуки, характерні для певного типу ґрунту. За тривалого застосування добрив зі зміною агрохімічних властивостей ґрунту може дещо змінюватися і склад фосфорних сполук. При цьому вміст загального фосфору в ґрунті збільшується порівняно з іншими елементами живлення та підвищується вміст рухомих фосфатів.

Основна роль у живленні рослин фосфором належить його мінеральним сполукам, які представлені в ґрунті апатитами, фосфоритами, вторинними мінералами їх розкладання і солями фосфорних кислот. Усього відомо 205 фосфоровмісних мінералів, із яких 95 містять залізо, 60 – алюміній, 56 – кальцій, 45 – манган. Мінеральні сполуки фосфору ґрунту постійно взаємодіють між собою (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Перетворення фосфорних сполук у ґрунті

За ступенем участі у фосфорному живленні рослин їх поділяють на три великі групи, які знаходяться в динамічній рівновазі: сполуки фосфору, що містяться у ґрунтовому розчині; сполуки, адсорбовані ґрунтовими колоїдами або осаджені; важкорозчинні фосфати первинних і вторинних мінералів мінерального скелета ґрунту.

Ортофосфати ґрунтового розчину – це однозаміщені водорозчинні фосфати кальцію і магнію, фосфати одновалентних катіонів калію, натрію, амонію та інших елементів, основні й найліпше засвоювані сполуки фосфору для рослин, насамперед на початку їх росту і розвитку. Ступінь рухливості фосфатів у ґрунті ("чинник інтенсивності") оцінюють за здатністю твердої фази ґрунту віддавати в розчин іони фосфору, вміст яких встановлюють за наявністю фосфору в ґрунтовому розчині. Проте виділити ґрунтовий розчин дуже важко, тому використовують водні та сольові витяжки з ґрунту (ступінь рухливості фосфатів ґрунту). Визначають також енергію, потрібну для переходу фосфатів із ґрунту в розчин (фосфатний потенціал).

Лабільні фосфати – це фосфати, які осіли або адсорбовані на поверхні твердих часточок ґрунту, ґрунтового вбирного комплексу, оксидами заліза та алюмінію, а також вторинні фосфати, які утворилися після формування ґрунту. Вважають, що 4–10 % усього ґрунтового фосфору зв'язано адсорбційно. На відміну від первинних мінералів вторинні є активною мобільною складовою ґрунту. До них належать кальційгідрофосфат (СаНР04 • 2Н2O), октакальційфосфат (Са4Н(РO4)3 • 3Н2O), одно- і двозаміщені фосфати заліза. У разі порушення фосфатної рівноваги твердої і рідкої фаз ґрунту ці фосфати можуть переходити в ґрунтовий розчин. Фосфати другої групи характеризують запаси рухомих сполук фосфору – фосфатну "ємність" ґрунту, є резервом для наступного живлення рослин фосфором. Для визначення запасу рухомих фосфатів використовують (залежно від типу і складу ґрунту) кислотні, лужні чи буферні розчинники, іонообмінні смоли, радіоізотопний метод та ін.

Стабільні фосфати – важкорозчинні сполуки, які містяться в ґрунті у складі первинних і вторинних мінералів (оклюдовані гідратами півтораоксидів, карбонатами та ін.).

Тризаміщені фосфати двовалентних катіонів слабко розчинні у воді, тому вони більшістю рослин майже не засвоюються. Проте в процесі вивітрювання вони можуть ставати доступнішими для рослин. Свіжоосаджені тризаміщені фосфати кальцію в аморфному стані дещо краше засвоюються рослинами. В міру їх старіння й переходу в кристалічний стан засвоюваність рослинами фосфору різко знижується, але є група рослин, які поглинають фосфор і в такому стані. До них належать люпин, гречка, гірчиця, дещо меншою мірою – еспарцет, буркун, горох. Це пов'язано з переліченими нижче їх особливостями.

1. Кореневі виділення цих рослин мають підвищену кислотність, наприклад pH розчину навколо кореневої системи люпину становить 4–5, що уможливлює поглинання кислоторозчинних сполук фосфору. Найбільшою мірою це виявляється на нейтральних ґрунтах і може бути поясненням, чому ці культури реагують на фосфорні добрива на чорноземах і буроземах менше, ніж на кисліших типах ґрунтів. 2. Ці рослини мають підвищену здатність до засвоєння з ґрунту кальцію, у зв'язку з чим співвідношення СаО : Р2O5 у фазу цвітіння становить понад 1,3, а в злаків менш як 1,3. Кальцій, який інтенсивно поглинають рослини, сприяє переходу фосфору в розчин і робить його доступним для рослин, але на деякі культури, наприклад льон, могар, ця закономірність не поширюється. 3. Тризаміщені нерозчинні фосфорні солі розчиняються фізіологічно кислими мінеральними добривами, ґрунт має потенційну кислотність.

Після підживлення рослин розчином солей фосфору через листки він перемішується в інші органи доволі повільно і в невеликих кількостях. Тому нормальне фосфорне живлення рослин забезпечується лише через корені. За вегетаційний період рослини засвоюють 20–70 кг Р205/га.

Деякі рослини здатні засвоювати фосфор із нескладних фосфорорганічних сполук, оскільки їхні корені виділяють фермент фосфатазу, яка відщеплює фосфати від органічних сполук. Підвищену фосфатазну активність мають боби, горох, кукурудза та деякі інші культури. Крім того, підвищену фосфатазну активність відмічають у рослин навіть під час їх фосфорного голодування, що пов'язано з пристосувальною здатністю рослинного організму. Проте даних про засвоєння рослинами фосфорорганічних сполук без попереднього відщеплення мінеральних фосфатів ферментами кореневих систем і мікроорганізмів поки що немає.

Внесення фосфорних добрив сприяє накопиченню в ґрунті органічних і мінеральних сполук фосфору. Для встановлення оптимального фосфатного режиму важливо знати ступінь доступності для рослин фосфору ґрунту і решток фосфорних добрив.

Доступність фосфору добрив залежить від хемосорбції, адсорбції, біологічного перетворення та інших процесів. Вони мають складну природу, тому сполуки,

шо зумовлюють закріплення фосфору в ґрунті, залежать від їх типів. Оскільки більшість ґрунтів за відношенням до фосфору добрив виявляє високу вбирну здатність, вважають, шо рослини використовують не фосфат-іони добрив, а різні за розчинністю й доступністю сполуки, що утворюються внаслідок швидкої трансформації фосфорних добрив у ґрунті. Спочатку фосфор фіксується в місцях внесення, залишаючись у розчинній, доступній для рослин формі (25 % внесеної кількості).

Показником доступності фосфору для рослин є фосфатний потенціал (ФП). При цьому стан ґрунтового фосфору визначають за відповідними хімічними потенціалами та їх зменшенням під час поглинання рослинами внаслідок ретроградації, втрат і т. д. Фосфатний потенціал – це сумарна активність іонів кальцію та деяких фосфат-іонів у логарифмічній формулі

де р – знак від'ємного логарифма.