Агрохимический анализ почв проводят для того, чтобы [2]:
- Определить, достаточно ли в почве доступных питательных веществ для растений;
- Следить за изменением свойств почвы, которые так или иначе влияют на рост и развитие растений;
- Оценить характер и определить особенности взаимодействия почвы с применяемыми удобрениями и поступающими из атмосферы веществами;
- Рассчитать количество удобрений, которое необходимо внести в почву.
Что мы делаем при анализе и почему именно это?
Мы определяем основные свойства почвы, которые тем или иным образом могут сказаться на росте и развитии растений. Одним из важнейших показателей, определяемых при агрохимическом анализе, является реакция среды (рН).
Почему важно контролировать рН?
- В основном наибольшие урожаи сельскохозяйственных растений получают при слабокислой или нейтральной реакции среды, но очень часто почва становится более кислой и это препятствует получению высоких урожаев. [12]
- Реакция среды воздействует на способность растений поглощать из почвы питательные элементы. При более низких рН она уменьшается, а иногда даже приводит к потере питательных элементов из корней растений [12];
- рН сказывается на миграции и аккумуляции веществ в почве [3], в том числе токсичных [6];
- Микробиологическая активность почвы тоже зависит от реакции среды [3];
- Помимо этого, рН влияет на катионообменную ёмкость почв [4] – максимальное количество катионов, которое может быть удержано почвой в обменном состоянии при заданных условиях [1] и потенциально доступно растениям.
Поэтому при агрохимическом анализе мы определяем рН водной вытяжки из почвы. Но он позволяет судить только о степени кислотности или щёлочности и не даёт количественного представления о содержании кислот и оснований из-за высокой буферности почв. Однако, например, содержание кислотных компонентов может увеличиваться, а рН оставаться практически неизменным. В связи с этим помимо рН водной вытяжки мы определяем потенциальную кислотность - рН солевой вытяжки [8].
Кроме реакции среды важны так же и сами питательные элементы. Растения больше всего нуждаются в следующих из них:
Азот - один из наиболее распространённых элементов в природе, тем не менее растениям часто не хватает азота, так как растения могут усваивать только определённые формы соединений азота (в основном аммонийную и нитратную формы) [3]. В то же время азот является незаменимым элементом в растении, входя в состав белков, ДНК, многих жизненно важных органических веществ. При недостатке азота нарушается процесс фотосинтеза из-за разрушения хлорофилла, возможно высыхание и отмирание частей растений, поэтому обеспечение азотом - одна из важнейших проблем при выращивании сельскохозяйственных культур. В связи с этим для оценки доступного для растений азота мы определяем содержание аммонийного и нитратного азота в почве.
Фосфор тоже жизненно необходим растениям и также входит в состав многих органических соединений. Кроме того, он участвует в энергетическом обмене клеток. Но подвижные формы фосфора во многих почвах находятся в дефиците [4], что приводит к снижению активности ферментов, контролирующих клеточный метаболизм, и веществ, участвующих в синтезе РНК, белков и делении клеток. Соответственно, при недостатке фосфора рост растений замедляется, что, естественно, не может не сказаться на урожае [10]. Поэтому очень важно определять содержание подвижных форм фосфора в почве.
Калий является важнейшим элементом питания растений, он входит в состав цитоплазмы клетки, в значительной степени определяет её свойства и поэтому влияет практически на все процессы в клетке. Калий участвует в поглощении и транспорте воды, открывании и закрывании устьиц. Также при калийном голодании нарушается структура митохондрий и хлоропластов, что в свою очередь оказывает влияние на фотосинтез и дыхание [10]. Поэтому достаточное содержание калия в почве повышает устойчивость растений к воздействию низких и высоких температур, сопротивляемость растений болезням, а также сокращает сроки созревания растений [12]. Растениям доступны только подвижные формы калия, поэтому именно их мы и определяем.
Органическое вещество почвы является важным показателем её плодородия. Оно состоит из ещё не успевших разложиться органических остатков и уже претерпевших изменения органических веществ, называемых гумусом. Гумус способствует накоплению и удержанию питательных для растений веществ, которые при его разложении переходят в почвенный раствор и могут потребляться растениями [3]. Количество гумуса в почве определяют через количество органического углерода в почве.
Как должно быть в идеале и в каких диапазонах могут колебаться указанные параметры?
Данные показатели могут различаться для разных типов почв, и для разных сельскохозяйственных культур могут быть оптимальными разные диапазоны значений, тем не менее в среднем плодородие почвы можно оценить следующим образом:
Таблица 1. Оценка потенциального плодородия почв по содержанию гумуса и доступных для растений фосфора, калия и азота.
| Уровень содержания | Подвижный фосфор Р2O5, млн-1* |
Обменный калий К2O, млн-1* |
Нитратный азот N - NO3, млн-1** |
Аммонийный азот N-NH3+, N-NH4, млн-1** |
Содержание гумуса (С орг*1,724), % от массы почвы*** |
|---|---|---|---|---|---|
| Очень высокий | Более 250 | Более 250 | – | – | Более 10 |
| Высокий | 250–150 | 250–170 | Более 20 | Более 40 | 6–10 |
| Повышенный | 150–100 | 170–120 | – | – | – |
| Средний | 100–50 | 120–80 | 15–20 | 20–40 | 4–6 |
| Низкий | 50–25 | 80–40 | 10–15 | 10–20 | 2–4 |
| Очень низкий | Менее 25 | Менее 7 | Менее 10 | Менее 10 | Менее 2 |
* - по Г. В. Мотузовой и О.С. Безугловой, 2007 (по методу Кирсанова);
** - по Г. П. Гамзикову, 1981;
*** - по Л. А. Гришиной и Д. С. Орлову, 1978.
Таблица 2. Градация кислотности (щёлочности) почв по величине рН водной и солевой вытяжек [11].
| Характеристика почвы | рНН2О | Характеристика почвы | рНKCl |
|---|---|---|---|
| Сильнокислые | 3,0–4,5 | Сильнокислые | <4,5 |
| Кислые | 4,5–5,5 | Среднекислые | 4,6–5,0 |
| Слабокислые | 5,5–6,5 | Слабокислые | 5,1–5,5 |
| Нейтральные | 6,5–7,0 | Близкие к нейтральным | >5,6 |
| Слабощелочные | 7,0–7,5 | ||
| Щелочные | 7,5–8,0 | ||
| Сильнощелочные | >8,5 |
Что делать, если что-то не в норме?
Одним из основных приёмов повышения плодородия почв является внесение удобрений. В таблице 3 представлены некоторые из них.
Таблица 3. Вещества, добавляемые в почву для улучшения её свойств [7].
| Какой показатель выходит за рамки нормального | Что нужно добавлять в почву |
|---|---|
| рН | Известь (если реакция кислая), гипс (если реакция щелочная) |
| Азот | Натриевая, кальциевая, аммиачная селитра, сульфат аммония, аммиак жидкий, карбомид-аммиачная селитра, аммиачная вода, хлористый аммоний |
| Фосфор | Суперфосфат простой гранулированный, суперфосфат двойной гранулированный, фосфоритная мука, преципитат, мартеновский фосфатшлак, обесфторенный фосфат |
| Калий | Калий хлористый, калийная соль смешанная, сильвинит, сульфат калия-магния (калимагнезия), цементная калийная пыль, калий сернокислый, сульфат калия, полигалит, каинит, жидкий гумат калия |
| Органический углерод | Навоз, торф, различные растительные компосты, сапропель, зелёное удобрение (сидераты) |
При недостатке в почве азота, фосфора и калия применяют комплексные удобрения, содержащие в своём составе сразу несколько питательных элементов. Например, это аммонизированный суперфосфат, аммофос, диаммофос, калийная селитра, нитрофос и нитроаммофос, нитрофоска и нитроаммофоска, карбоаммофос и карбоаммофоска, жидкие комплексные удобрения. Преимущество их заключается в том, что при внесении удобрений в крупных масштабах снижаются затраты на транспортировку смешивание, хранение и внесение удобрений. Из недостатков комплексных удобрений выделяют то, что соотношение элементов питания в них изменяется слабо и при внесении их в почву может получиться так, что одних элементов попадёт в почву больше, чем нужно, тогда как других окажется недостаточно [7].
Существуют также бактериальные удобрения, содержащие специальные бактерии, которые улучшают питание растений. Их применяют только при выращивании бобовых растений и для каждого вида подбирают разные штаммы бактерий [7].
Какое же удобрение лучше?
Таблица 4. Сравнение органических, минеральных и биологических удобрений [7].
| Органическое | Минеральное | Биологическое | |
|---|---|---|---|
| Содержание питательных элементов | Все необходимые элементы | Некоторые элементы, определяемые типом удобрения | Нет |
| Форма элементов питания | Недоступна для растений, но при разложении органического вещества постепенно выделяются доступные питательные вещества | Доступная для растений |
Не содержит элементов питания, но способствует усвоению растениями питательных веществ
|
| Скорость действия | Медленно (3–4 года) | Быстро | Медленно (3–5 лет) |
| Наличие микроорганизмов | Да | Нет | Да |
| Повышение качества почвы | Да | Нет | Да |
| Специфичность для определённого вида растения | Нет | Да | Да |
Внося удобрение надо помнить, что его избыток так же плохо сказывается на растениях, как и недостаток. Необходимо рассчитывать количество вносимого удобрения исходя из свойств почвы и произрастающих сельскохозяйственных культур. Для того, чтобы правильно подобрать удобрение и рассчитать его дозу, нужно обратиться в аккредитованную лабораторию, где специалисты проведут анализ почвы согласно установленным ГОСТам и определят указанные выше параметры (рН, аммонийный и нитратный азот, подвижный фосфор, обменный калий и углерод органического вещества).
Список литературы:
- ГОСТ 27593-88. Почвы. Термины и определения // Охрана природы. Почвы / Сборник. Государственные стандарты. М: ИПК Изд-во стандартов, 1998.
- Е. П. Дурынина, В. С. Егоров Агрохимический анализ почв, растений, удобрений. М: Изд-во МГУ, 1998г., 113 с
- Кауричев И.С., Гречин И.П., Почвоведение. Москва: Колос, 1969, 543 с.
- Ковда В.А., Розанов Б.Г. Почвоведение. Часть 1. Почва и почвообразование. М.: Высшая школа, 1988. 400 с.
- Мотузова Г.В., Безуглова О.С. Экологический мониторинг почв: учебник/ Г.В.Мотузова, О.С.Безуглова. М.: Академический Проект: Гаудеамус, 2007, 237 с.
- Мотузова Г. В., Карпова Е. А., Химическое загрязнение биосферы и его экологические последствия. М: МГУ, 2013, 304 с.
- Никляев В. С. Основы технологии сельскохозяйственного производства. Земледелие и растениеводство. М.: Былина, 2000, 555 с.
- Орлов Д. С., Садовникова Л. К., Лозановская И. Н., Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. М.: Высш. шк., 2002, 334 с.
- Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Розанова М.С. Дополнительные показатели гумусного состояния почв и их генетических горизонтов // Почвоведение. 2004. № 8. С. 918-926)
- Полевой В. В. Физиология растений. М: Высшая школа, 1989, 464 с.
- Прожорина Т. И, Затулей Е. Д, Химический анализ почв. Часть 2. Издтельско-полиграфический центр ВГУ, 30 с.
- Соколова Т. А. Калийное состояние почв, методы его оценки и пути оптимизации. М: МГУ. 1987, 47 с.
