Роль фосфора в плодородии почв, питании растений и получении урожая высокого качества определяется в первую очередь его участием в таких процессах, как фотосинтез, осуществляющий перенос энергии кванта света в биологическую энергию, образование ядер и деление клеток, накопление сахара и крахмала, жиров и белков, специализация клеток и передача наследственности. Все это связано с одной из важнейших реакций фосфора в обмене веществ живых организмов, в результате которой образуются богатые энергией соединения - аденозинтрифосфорная и аденозиндифосфорная кислоты, являющиеся носителями энергии в клетках растений и живых организмов.
Ферсман А.Е. (1941) называл фосфор «элементом жизни и мысли». Данный элемент входит в состав протоплазмы живой клетки, участвует в образовании и превращении азотистых веществ и углеводов в растениях и животных организмах. Живой организм не может двигаться, питаться, размножаться, дышать и мыслить без того, чтобы в его организме не происходили многочисленные процессы, в которых активно участвует фосфор. Оценку достаточности содержания подвижного фосфора и калия в почве можно оценить согласно данным, приведённым в прил. 20-23.
Приложение 20 Группировка почв по содержанию подвижного фосфора, определяемого по методам Кирсанова, Чирикова, Мачигина, Эгнера-Рима (Методические указания по проведению комплексного агрохимического обследования почв сельскохозяйственных угодий, 1994)
| Группа | Содержание подвижного фосфора | Метод определения | |||
| Кирсанова | Чирикова | Мачигина | Эгнера-Рима | ||
| Р2О5, мг/кг почвы | |||||
| 1 | Очень низкое | Менее 25 | Менее 20 | Менее 10 | Менее 50 |
| 2 | Низкое | 26-50 | 21-50 | 11-15 | 51-70 |
| 3 | Среднее | 51-100 | 51-100 | 16-30 | 71-140 |
| 4 | Повышенное | 101-150 | 101-150 | 31-45 | Более 140 |
| 5 | Высокое | 151-250 | 151-200 | 46-60 | |
| 6 | Очень высокое | Более 250 | Более 200 | Более 60 | |
Приложение 21 - Дополнительная группировка по содержанию подвижного фосфора (Методические указания по проведению комплексного агрохимического обследования почв сельскохозяйственных угодий, 1994)
| Группа | Метод определения | Группа | Метод определения | ||
| Кирсанова | Чирикова | Мачигина | Эгнера-Рима | ||
| 6 | 251-500 | 201-500 | 61-100 | 4 | 141-200 |
| 7 | 501-1000 | 501-1000 | 101-200 | 5 | 201-300 |
| 8 | 1001-2000 | 1001-2000 | 201-300 | 6 | 301-400 |
| 9 | 2001-3000 | 2001-3000 | 301-400 | 7 | 401-500 |
| 10 | Более 3000 | Более 3000 | Более 400 | 8 | Более 500 |
Приложение 22 - Группировка почв по содержанию обменного калия, определяемого по методам Кирсанова, Чирикова, Мачигина, Масловой, Эгнера-Рима (Методические указания по проведению комплексного агрохимического обследования почв сельскохозяйственных угодий, 1994 г.)
| Группа | Содержание обменного калия | Метод определения | ||||
| Кирсанова | Чирикова | Мачигина | Масловой | Эгнера-Рима | ||
| К2О мг/кг почвы | ||||||
| 1 | Очень низкое | До 40 | До 20 | До 100 | До 50 | |
| 2 | Низкое | 41-80 | 21-40 | 101-200 | 51-100 | До 70 |
| 3 | Среднее | 81-120 | 41-80 | 201-300 | 101-150 | 71-140 |
| 4 | Повышенное | 121-170 | 81-120 | 301-400 | 151-200 | Более 140 |
| 5 | Высокое | 171-250 | 121-180 | 401-600 | 201-300 | |
| 6 | Очень высокое | Более 250 | Более 180 | Более 600 | Более 300 | |
Приложение 23 - Дополнительная группировка почв по содержанию обменного калия, определяемого по методам Кирсанова, Чирикова, Мачигина, Масловой, Эгнера-Рима (Методические указания по проведению комплексного агрохимического обследования почв сельскохозяйственных угодий, 1994 г.)
| Группа | Метод определения | Группа | Метод определения Эгнера-Рима | |||
| Кирсанова | Чирикова | Мачигина | Масловой | |||
| 6 | 251-500 | 161-500 | 601-1000 | 301-500 | 4 | 141-200 |
| 7 | 501-1000 | 501-1000 | 1001-2000 | 501-1000 | 5 | 201-300 |
| 8 | 1001-2000 | 1001-2000 | 2001-3000 | 1001-2000 | 6 | 301-400 |
| 9 | 2001-3000 | 2001-3000 | 3001-4000 | 3000-4000 | 7 | 401-500 |
| 10 | Более 3000 | Более 3000 | Более 4000 | Более 5000 | 8 | Более 500 |
Значение достаточного фосфорного питания растений очень заметно проявляется на формировании корневых систем, репродуктивных органов и на кущении злаков. Молодые растения поглощают фосфор очень быстро и уже ко времени накопления 25% сухого вещества биомассы они потребляют 75% необходимого фосфора. На богатом фосфатном фоне усиливаются процессы симбиотической фиксации азота и обогащение почвы азотом. Рекомендуемые для расчетов и планирования величины выноса урожая сельскохозяйственных культур NPK в расчете на 1 т товарной продукции представлены в прил. 24.
Приложение 24 - Рекомендуемые для расчетов и планирования величины выноса урожаями сельскохозяйственных культур NPK в расчёте на 1 т товарной продукции при соответствующем количестве побочной продукции, кг
| Культура | Вид продукции | N | Р2О5 | К2О |
| Пшеница озимая | Зерно | 37,0 | 13,0 | 23,0 |
| Пшеница яровая | Зерно | 47,0 | 12,0 | 18,0 |
| Рожь озимая | Зерно | 31,0 | 14,0 | 26,0 |
| Овёс | Зерно | 33,0 | 14,0 | 29,0 |
| Ячмень | Зерно | 29,0 | 11,0 | 20,0 |
| Просо | Зерно | 33,0 | 10,0 | 34,0 |
| Кукуруза | Зерно | 34,0 | 12,0 | 37,0 |
| Гречиха | Зерно | 30,0 | 15,0 | 40,0 |
| Люпин | Зерно | 68,0 | 19,0 | 47,0 |
| Вика | Зерно | 65,0 | 14,0 | 16,0 |
| Кормовые бобы | Зерно | 64,0 | 20,0 | 50,0 |
| Лён-долгунец | Семена | 106,0 | 53,0 | 93,0 |
| Лён-долгунец | Волокно | 80,0 | 40,0 | 70,0 |
| Конопля | Волокно | 200,0 | 62,0 | 100,0 |
| Подсолнечник | Семена | 60,0 | 26,0 | 186,0 |
| Сахарная свекла | Корни | 5,9 | 1,8 | 7,5 |
| Картофель | Клубни | 6,2 | 2,0 | 8,0 |
| Клевер | Сено | 19,7 | 5,6 | 15,0 |
| Люцерна | Сено | 26,0 | 6,5 | 15,0 |
| Тимофеевка | Сено | 15,5 | 7,0 | 24,0 |
| Капуста | Кочаны | 3,3 | 1,3 | 4,4 |
| Помидоры | Плоды | 2,6 | 0,4 | 3,6 |
| Морковь столовая | Корни | 3,2 | 1,0 | 5,0 |
| Огурцы | Плоды | 1,7 | 1,4 | 2,6 |
| Лук | Луковицы | 3,0 | 1,2 | 4,0 |
| Кукуруза | Силосная масса | 3,6 | 1,0 | 3,8 |
Особенно ощутим недостаток фосфора в начальный период вегетации при засушливой погоде, когда перенос его к корням с потоком воды нарушается даже при высоком содержании этого элемента в почве. Средние коэффициенты использования подвижного фосфора (P2O5) приведены в прил. 25. Значение фосфора в повышении урожайности возрастает при возделывании сельскохозяйственных культур в условиях холодного климата и короткого вегетационного периода, а также при недостатке влаги. В условиях холодного климата фосфор дает быстрый старт росту растений и тем самым придает им устойчивость к пониженным температурам. При недостатке влаги фосфор снижает скорость испарения и водопотребления.
Приложение 25 - Средние коэффициенты использования подвижного фосфора (Р2О5) и обменного калия (К2О) сельскохозяйственными культурами из почв, % (Ягодин и др., 1989)
| Культура | Почвы | ||||
| дерново-подзолистые | серые лесные | чернозёмы некарбонатные | чернозёмы карбонатные | каштановые | |
| Метод Кирсанова | Метод Чирикова | Метод Мачигина | |||
| Р2О5 | |||||
| Зерновые, одно- и многолетние травы | 5 | 8 | 10 | 15 | 15 |
| Кукуруза на силос | 5 | 8 | 10 | 15 | 15 |
| Лён-долгунец | 3 | - | - | - | - |
| Картофель | 7 | 10 | 10 | - | - |
| Кукуруза на зерно | - | 10 | 10 | - | 30 |
| Сахарная свекла | - | 10 | 10 | - | - |
| Подсолнечник | - | - | 15 | 30 | 30 |
| Хлопчатник | - | - | - | - | 20 |
| К2О | |||||
| Зерновые, одно- и многолетние травы | 10 | 12 | 12 | 5 | 5 |
| Кукуруза на силос | 20 | 25 | 20 | 7 | 7 |
| Лён-долгунец | 5 | - | - | - | - |
| Картофель | 20 | 25 | 25 | - | - |
| Кукуруза на зерно | - | 20 | 25 | 10 | 10 |
| Сахарная свекла | - | 40 | 30 | - | - |
| Подсолнечник | - | - | 40 | 20 | 15 |
| Хлопчатник | - | - | - | - | 10 |
Установлено, что фосфаты уравновешивают действие азотных удобрений и ускоряют сроки созревания культур, оцениваемое по нитрификационной способности (прил. 26) это имеет большое практическое значение, так как позволяет расширить северную границу произрастания некоторых культур. Уплотнение почвы и чрезмерное увлажнение значительно снижают усвояемость фосфора растениями вследствие ухудшения аэрации. На усвояемость фосфора оказывает влияние также температура, причем для оптимального роста растений благоприятны положительные температуры, не слишком высокие.
Приложение 26 - Группировка почв по нитрификационной способности, определяемой по методу Кравковой
| Группа | Нитрификационная способность | NO3, мг/кг почвы |
| 1 | Очень низкая | Менее 5,0 |
| 2 | Низкая | 5,1-8,0 |
| 3 | Средняя | 8,1-15,0 |
| 4 | Повышенная | 15,1-30,0 |
| 5 | Высокая | 30,1-60,0 |
| 6 | Очень высокая | Более 60,0 |
Основная часть фосфора в растениях сосредоточена в товарной части урожая, вместе с которой идет отчуждение фосфора. Главным источником фосфатного питания растений являются соли ортофосфорной кислоты, хорошо растворимые в воде и легко усваиваемые. Фосфор в почве встречается в форме органических соединений (фитин, глицерофосфат, остатки нуклеиновых кислот и других соединений), а также в виде труднорастворимых неорганических его соединений. Основным источником этого элемента в почве являются нерастворимые и труднорастворимые фосфорсодержащие минералы: глаукониты, фосфориты, роговая обманка, биотиты, апатиты. Рекомендуемое оптимальное содержание калия и фосфора для севооборотов различных почв представлено в прил. 27-29.
Приложение 27 - Рекомендуемые дозы питательных веществ для увеличения содержания К2О на 10 мг/кг почвы при единовременном внесении удобрений
| Тип почвы | Гранулометрический состав почвы | Доза К2О, кг/га |
| Дерново-подзолистые | Песчаные и супесчаные | 40-60 |
| Суглинистые | 60-80 | |
| Глинистые и тяжёлосуглинистые | 80-100 | |
| Серые лесные | Песчаные и супесчаные | 60-70 |
| Суглинистые | 70-80 | |
| Глинистые и тяжёлосуглинистые | 80-90 | |
| Чернозёмы оподзоленные и выщелоченные | Песчаные и супесчаные | 80-90 |
| Суглинистые | 80-90 | |
| Глинистые и тяжёлосуглинистые | 80-90 |
Приложение 28 - Рекомендуемое оптимальное содержание фосфора для севооборотов различных почв
| Тип почвы | Вид севооборота | Оптимальное содержание Р2О5, мг/кг почвы |
| Дерново-подзолистые | Зернотравяной | 200 |
| Зернокартофельный | 250 | |
| Кормовой прифермский | 250 | |
| Овощной | 300 | |
| Серые лесные | Зернотравяной | 200 |
| Зернокартофельный | 250 | |
| Кормовой прифермский | 250 | |
| Овощной | 300 |
Приложение 29 - Рекомендуемое оптимальное содержание калия для различных севооборотов
| Тип почвы | Вид севооборота | Оптимальное содержание К2О, мг/кг |
| Дерново-подзолистые | Зернотравяной | 150 |
| Зернокартофельный | 300 | |
| Кормовой прифермский | 300 | |
| Овощной | 400 | |
| Серые лесные | Зернотравяной | 150 |
| Зернокартофельный | 300 | |
| Кормовой прифермский | 300 | |
| Овощной | 400 |
Регулирование фосфатного режима почв может осуществляться разными путями: воздействием агротехнических и мелиоративных приемов на запасы природных соединений фосфора в почвах с целью повышения их подвижности и усвояемости; применением различного рода химических и микробиологических веществ, в том числе и отходов производства, ускоряющих процессы десорбции фосфора из труднорастворимых соединений, внесением фосфора с минеральными и органическими удобрениями.
Установлено, что только 15-20% фосфора, содержащегося во вносимых фосфорных удобрениях, потребляется урожаем на протяжении первого года после применения, а 80-85% остается в почве и реагирует с почвенными компонентами. Низкая усвояемость растениями фосфора минеральных удобрений объясняется высокой способностью окислов железа, алюминия, кальция и других элементов, а также коллоидальных глин не только связывать ионы фосфора, но и прочно их удерживать.
При повышении концентрации фосфат-ионов в растворе за счет удобрений в почве начинают преобладать процессы физической адсорбции. Благодаря этому подвижность внесенных фосфатов значительно выше, чем природных. Ионы фосфорной кислоты вступают в реакции обмена с солями органических кислот: фульво- и гуминовыми, лимонной, янтарной, молочной и др. Такими обменно-адсорбированными формами может быть представлено от 50 до 90% фосфатов. При внесении растворимых фосфатов в почву в виде СаНРО4, Са(Н2РО4)2, (NH4H)2HPO4, NH4H2PO4, в результате химического связывания с гидратированными ионами Al, Fe, Мп, Si, Са, Мg они превращаются в труднодоступные растениями формы в виде органоминеральных комплексов.
Систематическое применение фосфорных удобрений приводит к значительному увеличению доли их легкоподвижных фракций как остаточного фосфора. В Англии около половины запасов фосфора в почве представлено остаточным его накопленным от удобрений, которые вносили в дозах, достаточных для поддержания почвенного плодородия и создания оптимального уровня содержания фосфора, необходимого для получения высоких урожаев. Аналогичное положение с обеспеченностью почв фосфором и применением фосфорных удобрений отмечается и в других странах Западной Европы, где содержание фосфора в почве благодаря интенсивному применению фосфатных удобрений доведено до оптимального уровня - 250-500 мг/кг почвы.
Наряду с минеральными удобрениями в странах Западной Европы широко используют навоз и другие органические удобрения, обеспечивающие устойчивый, благоприятный для растений фосфатный режим, и высокое последействие остаточного минерального и органического фосфора в почве (прил. 30-32).
Приложение 30 - Примерное количество навоза, получаемого от одного животного при содержании на соломенной подстилке, т
| Вид скота | Продолжительность стойлового периода, дни | |||
| менее 180 | 180-200 | 200-220 | 220-240 | |
| КРС | 4-5 | 6-8 | 8-9 | 9-10 |
| Лошади | 2,5-3,0 | 4,0-4,5 | 5-6 | 7-8 |
| Свиньи | 1,0 | 1,5 | 1,75 | 2,25 |
| Овцы | 0,4-0,5 | 0,6-0,8 | 0,9 | 1,0 |
Приложение 31 - Примерное содержание NPK в составе сырого навоза
| Компонент навоза | Соотношениекомпонентов | Азот | Фосфор | Калий | ||||
| % | кг/т | % | кг/т | % | кг/т | % | кг/т | |
| КРС | ||||||||
| Твёрдая фракция | 63 | 630 | 0,4 | 2,5 | 0,20 | 1,3 | 0,1 | 0,6 |
| Жидкая фракция | 27 | 270 | 1,0 | 2,7 | - | - | 1,35 | 3,7 |
| Подстилка | 10 | 100 | 0,5 | 0,5 | 0,20 | 0,2 | 1,00 | 1,0 |
| Всего | 100 | 1 000 | 0,57 | 5,7 | 0,15 | 1,5 | 0,53 | 5,3 |
| Конский | ||||||||
| Твёрдая фракция | 60 | 600 | 0,55 | 3,3 | 0,30 | 1,8 | 0,40 | 2,4 |
| Жидкая фракция | 15 | 150 | 1,35 | 2,0 | - | - | 1,25 | 1,9 |
| Подстилка | 25 | 250 | 0,5 | 1,3 | 0,20 | 0,5 | 1,00 | 2,5 |
| Всего | 100 | 1 000 | 0,66 | 6,6 | 0,23 | 2,3 | 0,68 | 6,8 |
| Свиной | ||||||||
| Твёрдая фракция | 49 | 490 | 0,55 | 2,7 | 0,50 | 2,5 | 0,4 | 1,9 |
| Жидкая фракция | 33 | 330 | 0,60 | 2,0 | 0,10 | 0,3 | 0,45 | 1,5 |
| Подстилка | 18 | 180 | 0,50 | 0,9 | 0,20 | 0,4 | 1,00 | 1,8 |
| Всего | 100 | 1 000 | 0,56 | 5,6 | 0,32 | 3,2 | 0,52 | 5,2 |
| Овечий | ||||||||
| Твёрдая фракция | 60 | 600 | 0,75 | 4,5 | 0,50 | 3,0 | 0,45 | 2,7 |
| Жидкая фракция | 30 | 300 | 1,35 | 4,0 | 0,05 | 0,2 | 2,10 | 6,2 |
| Подстилка | 10 | 100 | 0,50 | 0,5 | 0,20 | 0,2 | 1,00 | 1,0 |
| Всего | 100 | 1 000 | 0,90 | 9,0 | 0,34 | 3,4 | 1,00 | 10,0 |
Приложение 32 - Примерные прибавки урожая от подстилочного навоза в севообороте, ц зерн. ед. от 1 т навоза с учётом действия и последействия
| Среднегодовые дозы навоза, т/га | ||||
| Менее 3,5 | 3,5-6,0 | 6,0-10,0 | Более 10 | Среднее |
| 0,9 | 0,7 | 0,7 | 0,3 | 0,6 |
Таким образом, повысить содержание подвижного фосфора в почве можно путем систематического внесения фосфорных удобрений, либо воздействием на общие запасы труднорастворимых фосфатов в почве или на факторы, влияющие на равновесие между фосфат-ионами твердой фазы почвы и почвенного раствора.
Доступность растениям фосфора почвы, а следовательно, возможные изменения оптимального уровня фосфора в значительной степени определяются физико-химическими, агрохимическими свойствами почв, почвенно-климатическими условиями и биологическими особенностями культур. Учитывая различную способность корневой системы растений растворять труднодоступные формы фосфатов почвы, теоретически допустимо следующее положение: чем сильнее растения используют труднодоступные формы почвенных фосфатов, тем меньше будет уровень содержания фосфора, соответствующий оптимальному.
Для создания оптимального уровня фосфора в почве важное значение имеют способы внесения фосфорных удобрений. Локальное и рядковое применение фосфатов улучшает развитие корневой системы, что способствует лучшему использованию подвижных фосфатов почвы, в том числе и менее доступных их форм. Рекомендуется считать в качестве оптимального уровня содержания фосфора в почве с рН < 6,0 от 150 до 200 мг/кг почвы и более.
В практике земледелия регулирование содержания в почве фосфора до заданного или оптимального уровня может осуществляться несколькими способами:
- повышение его содержания в почве должно проводиться постепенно и рассчитывается на достаточно долгий промежуток времени, равный ротации всего севооборота или его основного звена, при котором удобрения вносятся в нормах, превышающих вынос питательных веществ урожаями;
- путем внесения высоких норм удобрений (в запас), позволяющих быстро достигнуть намеченной цели;
- в результате сочетания первых двух вариантов.
Выбор вариантов чаще обусловливается экономическими возможностями землепользователя, оперативностью достижения поставленной цели, объемом рынка на продукцию и др.
При использовании того или иного способа по регулированию фосфорного питания необходимо иметь картину оптимизационных решений по сбалансированности питания растений другими элементами питания. Например, проблематична оптимизация фосфорного питания растений при недостатке азота, калия и микроэлементов (особенно цинка) в почве.
Расчет потребности питательных элементов на планируемый период под культуры севооборота или его звеньев рекомендуется проводить по формуле
СП = СИ + К [(Пмин + Порг) - В]/Н , (14)
где СП - прогнозируемое содержание питательных веществ в почве за планируемый период, мг/кг или мг/100 г;
СИ - исходное содержание питательных веществ в почве, мг/кг или мг/100 г;
К - итоговый баланс прихода с удобрениями и выноса питательных веществ культурами за планируемый период;
Пмин - поступление питательных веществ в почву с минеральными удобрениями за планируемый период под культуры севооборота или его звеньев, кг/га;
Порг. - поступление питательных веществ с органическими удобрениями за тот же период, что и с минеральными удобрениями;
В - вынос питательных веществ урожаями культур за планируемый период (севооборот или его звено, звенья), кг/га;
Н - норматив расхода питательных веществ, обеспечивающий их увеличение на 10 мг/кг.
Если в результате расчетов окажется, что используемая система удобрений в севообороте или его отдельных звеньев не обеспечивает планируемого уровня содержания питательных веществ в почвах, то вводятся соответствующие поправки в нормы применяемых удобрений. Обычно это связано с увеличением объемов их применения, которые определяются экономическими возможностями землепользователей, сроками достижения поставленной цели по оптимизации плодородия почв, конъюнктурой рынков удобрений и реализации получаемой сельскохозяйственной продукции. Оперативное достижение заданных параметров плодородия почв по фосфору и калию может быть достигнуто единовременным внесением высоких доз удобрений.
Расчет дозы или нормы рекомендуется проводить по формуле
Дп = (Сп - Си) х Дн/10, (15)
где ДП - норма (доза) фосфора или калия, необходимая для доведения их содержания в почве до планируемого уровня, кг/га;
СП - планируемое содержание в почве подвижного фосфора или обменного калия, мг/кг или мг/100 г;
СИ - исходное содержание питательных веществ в почве, мг/кг или мг/100 г;
ДН - норма питательных веществ (Р2О5 или К2О, кг/га), необходимая для увеличения их содержания на 10 мг/кг или 1 мг/100 г;
10 - коэффициент, обеспечивающий величины норматива (ДН), необходимый для сдвига содержания питательного элемента в почве на 1 мг/кг (в ранее приведенной таблице ДП приводится для сдвига содержания Р2О5 и К2О на 10 мг/кг).
Таким образом, по приведенной формуле [15] рассчитывается общая норма питательного вещества, необходимая для достижения плановых (оптимальных) показателей содержания питательного элемента и повышения плодородия почв. В случае применения органических удобрений норму следует корректировать, т.е. из нее вычитать долю элементов питания, поступающих с ними в почву. Подобные подходы, как известно, широко используются при комплексном агрохимическом окультуривании полей и фосфоритовании почв.
Средние потери фосфора из почвы за счет выноса урожаем различных сельскохозяйственных культур достигают 17 кг на 1 т продукции. Поддержание фосфатного питания растений на должном уровне связано не только с требованиями полеводства, но и животноводства. При недостатке фосфора в почве невозможно получить качественные корма с оптимальным содержанием фосфора в растениях. К примеру, каждый литр молока содержит в среднем 0,9 г Р2О5.
От 100 коров, дающих по 5 тыс. кг молока в год, отчуждается с товарной продукцией столько фосфора, сколько его находится в 2 т 20%-ного суперфосфата (400 кг Р2О5).
Источник: Приемы повышения плодородия почв (известкование, фосфоритование, гипсование): науч.-метод. реком. – М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2021. – 116 с., страница 42-48, 101-109
