Взаимодействие фосфорных удобрений с почвой

Сорбция и химическое осаждение - основные химические процессы, которые происходят параллельно и регулируют поглощения фосфатов удобрений почвой. Соотношение между ними зависит от реакции почвенного раствора, содержания органических веществ, степени дисперсности, реакционной способности глинистых минералов, норм фосфора удобрений и времени их взаимодействия с почвой.

Фосфаты на поверхности грунтовых частиц могут адсорбироваться в результате обмена фосфат-ионов на ионы ОН, Сl-, SO4- и ионы гумусовых и силициевих кислот. Фосфат-ионы адсорбируются на размещенных близко к поверхности гидроксильных группах (ОН) оксидов алюминия и железа и на боковых поверхностях частиц глинистых минералов:

(Al, Fe) - ОН + Н2РO4- - (Al, Fe) - О - РO3Н2 + ОН.

Фосфат-ионы могут поглощаться растениями в результате выделения при дыхании корнями углекислого газа, из которого образуется угольная кислота, разлагается на ионы Н + и HCOf. Последние и обмениваются с коллоидами на ионы Н2РO4-.

Обменное поглощение фосфат-ионов в почве имеет большое значение для питания растений, поскольку в результате ионного обмена адсорбированные ионы могут переходить в почвенный раствор.

Объем сорбированного фосфора изменяется пропорционально норме Р2O5 удобрений. При одинаковом их нормы он снижается с повышением содержания фосфатов в почве.

При внесении в почву монокальцийфосфат Са (Н2РO4) 2 вода в виде пара перемещается к удобрения и растворяет его с образованием насыщенного раствора монокальцийфосфат и дигидратдикальцийфосфату. Этот концентрированный раствор перемещается по капиллярам почвы, реагирует на его дольками и образует свежеосажденного фосфаты. В раствор с грунтовых частиц переходит много ионов алюминия, железа, марганца и кальция. Последние могут вступать в реакцию с растворимыми фосфатами и образовывать кристаллические и аморфные продукты различной степени растворимости и доступности для растений. Остаточный фосфор растворимых фосфорных удобрений быстро включается в химические, физико-химические и биологические процессы, происходящие в почве. Фосфорные удобрения превращаются в труднорастворимые формы вследствие химического осаждения фосфатов из растворов. При этом образованные осадки со временем стареют и кристаллизуются.

Итак, в нейтральных почвах водорастворимые удобрения превращаются по следующей схеме:

Са (Н2РO4) 2 + Са (НСO3) 2 = 2СаНРO4 • 2Н2O + 2СO2.

На кислых почвах, кроме того, образуются труднодоступные для растений фосфаты железа и алюминия:

Са (Н2РO4) 2 + 2А1 (ОН) 3 = 2А1РO4 + Са (ОН) 2 + 4Н2O,

Са (Н2РO4) 2 + 2Fe (OH) 3 = 2FePO4 + Са (ОН) 2 + 4Н2O.

По нейтральной реакции почвы могут также выделяться фосфаты железа и алюминия вокруг долек удобрения вследствие их пидкислювальнои способности. В переувлажненных почвах даже при pH> 5,5 части образуются фосфаты железа, в песчаных - преобладают фосфаты алюминия.

Итак, можно выделить несколько механизмов необратимой фиксации фосфорной кислоты в почвах:

• образование малодоступных форм под влиянием пивтораоксидив железа и алюминия, в частности на кислых почвах;

• адсорбция глинистыми минералами, насыщенными кальцием и другими катионами;

• адсорбция на поверхности частиц извести и постепенное их превращение в гидроксилапатита или другие труднодоступные соединения.

В отличие от водорастворимых форм фосфорных удобрений нерастворимые формы и фосфоритная мука растворяются в кислой среде почвы и превращаются под действием кислот, которые выделяются микроорганизмами и растениями, а также после поглощения фосфора почвой. В дальнейшем процесс поглощения фосфорной кислоты, фосфоритов и других водонерастворимых форм фосфорных удобрений аналогичный поглощению почвой растворимых фосфорных удобрений.

Почвы имеют высокую емкость поглощения фосфат-ионов от 800 мг / кг Р2O5 на песчаных дерново-подзолистых до 3000 мг / кг глинистых черноземах. Высокой емкостью характеризуются торфяно-болотные почвы низинного типа - до 30 000 мг Р2O5 / кг сухого торфа. Органические вещества почвы способствуют растворению фосфатов, уменьшают поглощение их ионов.

При длительном применении органических и минеральных удобрений в черноземах увеличивается общее содержание фосфора (см. Табл. 5.4). Минеральные формы фосфора накапливаются всеми фракциями почвы, что подтверждается исследованием вытяжки из почвы по методу Гинзбург-Лебедевой.

Таким образом, сочетание органических и минеральных удобрений способствует сохранению в почве фосфора в доступной для растений форме, чем после внесения одних только минеральных удобрений. Полученные опытные данные не подтвердили очень распространенное утверждение о относительно сильную ретроградация фосфорных удобрений. Долгое время считали также, что под влиянием известкования фосфаты железа и алюминия превращаются в почве на более растворимые фосфаты кальция. Однако результаты современных исследований свидетельствуют о другом. После известкования содержание подвижных фосфатов в почве значительно не меняется, а степень их подвижности и доступности повышается вследствие снижения кислотности, содержания подвижного алюминия, общего улучшения условий роста и развития растений. На известкованных почвах фосфор удобрений меньше переходит в фосфаты железа и алюминия и значительно больше сохраняется в формах, связанных с кальцием, повышает эффективность удобрений.