АГРОИНФормация

Агропортал - все для специалистов агропромышленного комплекса

Трансформация в почве соединений фосфора и калия

Значительно меньшая подвижность по сравнению с азотом свойственна соединениям фосфора. Запас фосфора в почве зависит от материнской горной породы, на которой почва образовалась. Обычно в материнских породах фосфор содержится в форме фторапатита Ca5F(P04)3 и гидроапатита Саб0Н (Р04)3. При разрушении указанных минералов образуются соединения ортофосфорной кислоты.

В кислых почвах накапливаются фосфаты полуторных окислов (А1Р04, FeP04), а также основные соли железа и алюминия (Fe2(0H)3P04, А12(0Н)3Р04), которые плохо доступны растениям. В почвах, насыщенных основаниями, образуются фосфаты кальция СаНР04, Са3(Р04)2, постепенно растворяющиеся слабыми кислотами, что способствует более легкому усвоению фосфора растениями.

При известковании кислых почв часть фосфатов полуторных окислов превращается в фосфаты кальция и магния, более доступные для растений.

Трансформация минеральных соединений горной породы микроорганизмами и растениями привела к превращению значительной их части в органические вещества. В подзолах, дерново-подзолистых, серых лесных почвах и черноземах 30—45% фосфора содержится в форме органических соединений. В каштановых почвах органических фосфатов меньше (около 25%), а в сероземных — лишь около 14%. Основная масса органических соединений фосфора входит в состав гумуса. Большая часть органического фосфора (до 60%) представлена фосфатами инозита. На долю нуклеиновых кислот приходится до 10% органических соединений фосфора, на глицерофосфаты и другие простые эфиры — 5—10; на фосфолипиды — 0,45—2,6 %.

Из отмеченных соединений наиболее стабильны инозитфосфаты. Легче разлагаются микроорганизмами нуклеопротеиды, нуклеиновые кислоты, фосфаты, глицеро - и сахарофосфаты, а также полифосфаты.

Содержание фосфора (Р2 О5) в почвах колеблется от 0,03 до 0,2%, а общий запас фосфора в пахотном слое составляет от 1 до 9 т/га.

По примерным подсчетам, около 15 кг фосфора на 1 га может содержаться в клетках микроорганизмов.

Основная часть минеральных и органических соединений фосфора в почве недоступна высшим растениям, поэтому для получения высоких урожаев вносят минеральные удобрения.

Микробиологические процессы, происходящие в почве, способствуют переводу в доступное для растений состояние минеральных и органических соединений фосфора. Их разрушение — не специфический процесс и вызывается разными микроорганизмами.

На рисунке 74 показано растворение фосфата кальция микроорганизмами, развивающимися в ризосфере пшеницы. Некоторые минеральные соединения фосфора переводятся в раствор кислыми продуктами метаболизма бактерий или водородными ионами кислых почв (например, подзолов). Даже углекислота, выделяемая микроорганизмами при разложении органических соединений, переводит в раствор двух – и трехкальциевые фосфаты, которые превращаются в водорастворимый монокальциевый фосфат:

Са3 (Р04)2 + 2Н2С03 = 2СаНР04 + Са (НС03)2

Рис.74 Растворение Са3(РО4)2 микроорганизмами в ризосфере пшеницы: а — а стерильных условиях около корней в агаризованной питательной среде зоны растворения отсутствуют;

б — при заражении семян почвенной микрофлорой Са3(РО4)2 около корней растворяется.

Поглощенная фосфорная кислота может быть вытеснена и другими анионами. Поэтому когда на парующих почвах при нитрификации повышается содержание азотной кислоты, то несколько увеличивается количество подвижных фосфатов.

Микробиологическая деструкция минеральных соединений фосфора происходит неодинаково легко. По возрастающей трудности разложения может быть намечен следующий ряд:

Са3 (Р04)2 > фосфорит > апатит > AIPO4 > FeP04

Растворяющее действие микроорганизмов на фосфаты не всегда связано с подкислением среды. Г. С. Муромцев и В. Ф, Павлова установили, что даже фосфаты алюминия и железа могут растворяться различными бактериями, грибами и актиномицетами, которые дают метаболиты, связывающие катионы фосфатов в недиссоциирующие хелатные комплексы.

В анаэробных условиях в затопляемых рисовых полях снижается окислительно-восстановительный потенциал, поэтому окисное железо восстанавливается в закисное. При этом происходит освобождение фосфора:

3FeP04 →Fe (Р04)2 + PO43-

Для ускорения минерализации органических соединений фосфора был предложен препарат фосфоробактерин, эффективность которого будет рассмотрена в главе 21.

Калий в почве находится в виде минеральных соединений, причем основной запас его — в алюмосиликатных минералах. Из первичных минералов, содержащих калий, широко распространены калийные полевые шпаты (ортоклазы) и в меньшей степени калийные слюды (мусковит, биотит). Вторичные, или глинистые, минералы, образующиеся в процессе выветривания и почвообразования, относятся к гидроалюмосиликатам. В некотором количестве, наряду с другими элементами, в них содержится калий.

Общий запас калия довольно велик. В 1 га пахотного слоя песчаной дерново-подзолистой почвы содержится 15—20 т К2О, в дерново-суглинистой подзолистой почве — 45—75, в черноземе — 60—75 и в сероземе—75—90 т.

Калий, адсорбционно связанный на поверхности коллоидов (обменный), служит главным источником питания растений. Он составляет не более 0,5—1,5% общего содержания этого элемента в почве. Иногда доступного для растений калия не хватает.

Микроорганизмы играют существенную роль в повышении содержания в почве легкорастворимых соединений калия. Способность микроорганизмов разлагать алюмосиликаты была установлена в начале текущего века чешским ученым Ж. Стоклазой и польским микробиологом К. Басаликом. Позднее это явление было подтверждено другими исследователями.

Разлагать силикаты способны разные микроорганизмы. Многие из них продуцируют кислоты, обладающие большой деструктивной активностью. Особенно большую растворяющую способность имеют кислоты, дающие комплексные и внутрикомплексные соединения с элементами, входящими в состав алюмосиликатов. Из этой группы отметим продуценты полигидроксиди - и трикарбоновых кислот.

Большую роль в разрушении силикатов играют слизи, образуемые микроорганизмами. Чаще всего это полисахариды, содержащие уроновые кислоты. Они имеют карбоксильные и фенольные группы, которые реагируют с определенными элементами силикатов, образуют, комплексные связи, что приводит к освобождению соответствующего вещества (в данном случае калия) из кристаллических решеток и переводу его в раствор.

В выветривании силикатов, по данным Р. С. Кутузовой, имеет значение биогенное содообразование. Показано, что нефелин и плагиоклаз сильно разрушаются под влиянием кислот, а кварц — щелочей.

Следовательно, распад минералов может идти под влиянием разных факторов.

Для усиления распада алюмосиликатов в почве был предложен препарат «силикатных» бактерий (см. главу 21).

You are here