Фосфорные удобрения относятся к категории минеральных удобрений. Их внесение необходимо для правильного роста и полноценного развития растений. Фосфорсодержащие комплексы могут быть представлены разными составами, оказывающими различное воздействие на культуры.

Значение фосфорных удобрений для развития растений

Фосфор относится к категории составляющих компонентов сложных белковых соединений , имеющих очень важное значение в жизнедеятельности различных садово-огородных растений, а также декоративных и кормовых культур. В результате воздействия таких белковых комплексов экономится расход влаги и повышается устойчивость растений к низкотемпературным режимам.

Применение обязательно предполагает правильное определение нормы внесения удобрений, так как дефицит или избыточное внесение фосфора вредны для растительности.

Кроме всего прочего основополагающие факторы, влияющие на определение необходимости вносить фосфор, следующие:

• важное значение имеет глубина заделки активных компонентов. Особенностью фосфорной кислоты является способность перемещаться. Верхние почвенные слои очень часто быстро пересыхают, поэтому недостаточно глубокое внесение не позволяет корневой системе растений полноценно поглощать компоненты;
• внесение азотно-фосфорных комплексов в почву позволяет очень существенно улучшить ее биологические характеристики и физические показатели, что благоприятно сказывается на ростовых процессах и формировании урожая выращиваемых культур;
• фосфор активно участвует в бактериальных и коллоидно-химических процессах, поэтому способствует повышению уровня прочности структурных характеристик грунта. Почвы, отличающиеся достаточным количеством этого элемента, имеют хорошую структуру и характеризуются повышенной активностью всех биологических процессов.

Основной фосфорных удобрений являются апатитовые руды, содержащиеся в фосфорных ископаемых. На сегодняшний день используется пара способов производства фосфорсодержащих подкормок. В первом случае изготовленные комплексы полностью готовы к использованию.

Второй вариант отличается образованием промежуточной продукции в виде элементарного фосфора и фосфорной кислоты, которые применяются в производстве удобрений.

Фосфорные удобрения: особенности применения (видео)

Внешние признаки и причины недостатка фосфора

Дефицит тех или иных элементовхорошо заметен. Фосфорное голодание заметить сложнее, чем азотное, но вполне возможно самостоятельно определить по следующим, очень характерным внешним признакам:

• при недостатке элемента окрашивание листьев огородных растений и листвы садовых культур имеет слишком темное зеленое или голубоватое окрашивание;
• при незначительном недостатке листья становятся блеклыми и тусклыми;
• выраженная нехватка элемента чаще всего сопровождается не только изменением интенсивности окрашивания листьев и черешков, но и появлением пурпурного или достаточно выраженного фиолетового оттенка;
• при отмирании листовых тканей наблюдается появление темных, а иногда и черных многочисленных пятен;
• вся засыхающая листва обладает темным, практически черным, нехарактерным для вида и сорта окрашиванием, а периоды цветения и вызревания урожая сильно затормаживаются;
• первые признаки фосфорной недостаточности проявляются изначально на более старой или нижней листве.

Следует отметить, что недостаток фосфора может проявляться на любых типах почвы, но наиболее часто он наблюдается на слишком кислых грунтах, которые богаты повышенным содержанием подвижных форм алюминия и железа, а также на дерново-подзолистой земле и красноземах.

Природные способы восполнения недостатка фосфора у овощных и садовых культур

В условиях современного приусадебного садоводства и огородничества чаще всего применяется припосевной способ обогащения грунта фосфором. С этой цельюиспользуются уже готовые виды фосфорсодержащих удобрений, которые делают улучшение почвы не только быстрым, но и максимально эффективным. Вносимые близко к семенам в малой дозе элементы усиливают стартовый рост и ускоряют появление всходов, а также очень ощутимо повышают продуктивность. Рядковое внесение таких компонентов позволяет повысить устойчивость к основным неблагоприятным внешним факторам.

Целью основного внесения является устранение дефицита фосфора в процессе питания растений в вегетационный период . Нормы такого внесения варьируются в зависимости от показателей плодородия грунта и ботанических особенностей выращиваемых культур. Повышенная норма необходима плодовым и техническим культурам, средняя норма требуется кукурузе, картофелю, овощным и кормовым культурам.

Минимальное количество подходит для выращивания зерновых и зернобобовых культур. Повысить эффективность таких подкормок удаётся при использовании элементов каждые три-четыре года. Внекорневые подкормки обладают вспомогательным значением и хорошо восполняют недостаток элемента, который обнаружен при визуальном осмотре растений.

Следует отметить, что атмосферу нельзя рассматривать в качестве фосфорного резервуара, а основным природным источником являются горные породы и многовековые геологические отложения. Горные породы содержат минеральный вид фосфора , который из гидросферы в процессе гипергенеза, оседает на мелководье или составляет глубоководный ил. Поступающий в почву элемент – этоостатки растительного и животного происхождения, а также почвообразующая порода. Незначительная часть поступает вместе с атмосферными осадками и пылью, а также техногенным способом.

Нормы внесения удобрений (видео)

Виды и особенности применения фосфорных удобрений

• растворимые составы в виде суперфосфата вносятся в грунт в весенний и осенний период, и отлично сочетаются с другими видами минеральных удобрений;
• малорастворимыми составами в виде фосфоритной и костной муки, которые вносятся исключительно в осенний период;
• нерастворимыми составами в виде преципитата и томасшлака, предназначенными исключительно для слишком кислых грунтов и применяемыми под перекопку или предпосадочную и предпосевную подготовку почвы. Томасшлак нельзя смешивать с любыми аммиачными удобрениями.

Широкое распространение в условиях приусадебного садоводства и огородничества получили также простой и двойной суперфосфат, который выпускается в виде удобных мелких гранул, применяемых при необходимости выполнить обогащение почвы или произвести внекорневую подкормку. Простой или двойной суперфосфаты рекомендуется использовать совместно с перегноем.

Также очень популярна у отечественных садоводов-огородников и цветоводов фосфоритная мука , применяемая отдельно от таких компонентов, как известь, кальций и древесная зола. Фосфоритная мука вносится в кислые почвы. В грунтах, имеющих нейтральную и щелочную реакцию, фосфорсодержащие удобрения очень плохо растворяются и практически не усваиваются.

Интенсивность агротехники и длительное выращивание садово-огородных или декоративных растений на одном месте способствуют обеднению почвы. Своевременное внесение правильно подобранных минеральных фосфорсодержащих удобрений позволяет получать высокий урожай вне зависимости от типа грунта.

Виды удобрений (видео)

Для растения – источник энергии.

Исключительно важную роль в процессах обмена энергии фосфор играет и в растительных организмах .

Физиологическое значение фосфора определяется тем, что он входит в состав ряда органических соединений – нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), нуклеотидов (АТФ, НАД, НАДФ), нуклеопротеидов, витаминов и многих других, которые играют центральную роль в обмене веществ. Фосфолипиды являются компонентами биологических мембран, причем именно присутствие фосфата в их структуре обеспечивает гидрофильность, остальная часть молекулы липофильная. Многие витамины и их производные, содержащие фосфор, являются коферментами и принимают непосредственное участие в каталитических реакциях, которые ускоряют ход важнейших процессов обмена (фотосинтез, дыхание и т.д.). Фосфор содержится в составе такого органического соединения как фитин (Са–Mg соль инозитфосфорной кислоты), являющийся основной запасной формой фосфора в растении. Особенно много фитина в семенах (до 1–2% сухой массы).
Энергия солнечного света в процессе фотосинтеза и энергия, которая выделяется при окислении ранее синтезированных органических соединений в процессе дыхания, аккумулируется в растениях в виде энергии фосфатных связей в так называемых макроэргических соединениях, важнейшим из которых является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Накопленная в АТФ при фотосинтетическом и окислительном фосфорилировании энергия используется для всех жизненных процессов роста и развития растения, для поглощения питательных веществ из почвы, для синтеза органических соединений и их транспорта. При недостаточности фосфора нарушается обмен энергии и веществ в растениях.

Фосфор попадает в корневую систему и функционирует в растениях в виде окисленных соединений, главным образом, остатков ортофосфорной кислоты (Н 2 РО 4 – , HPО 4 2– , РО 4 3–). При всех преобразованиях в растительном организме фосфор сохраняет степень окисления, при этом все преобразования сводятся либо к присоединению, либо к переносу остатка фосфорной кислоты (фосфорилирование и трансфосфорилирование).

Фосфорилирование – это присоединение остатка фосфорной кислоты к органическому соединению с образованием эфирной связи, например, взаимодействие фосфорной кислоты с карбонильной, карбоксильной или спиртовой группой. Фосфорилирование белков осуществляется ферментами протеинкиназами и контролирует ход обменных реакций в организме, включая синтез белка и РНК, регуляцию активности ферментов, и лежит в основе работы сигнальных цепей. Фосфорилировать могут и другие соединения. Например, при фосфорилировании сахаров образуются сахарофосфаты – эфиры сахаров и фосфорной кислоты. Эти соединения более лабильны и реакционноспособны, чем свободные сахара, играют существенную роль при дыхании, во взаимных превращениях углеводов, в их синтезе.
Трансфосфорилирование – это процесс, при котором остаток фосфорной кислоты, включенный в состав одного органического вещества, переносится на другое органическое вещество. Ряд важнейших в биологическом отношении фосфорных соединений содержит несколько остатков фосфорной кислоты. Для фосфора характерна способность к образованию связей с высоким энергетическим потенциалом (макроэргические связи). Такие связи нестабильны, это облегчает их обмен и позволяет использовать энергию на сами биохимические и физиологические процессы. Важным соединением, содержащем макроэргические фосфорные связи, является АТФ. Фосфорная кислота, попадая в живые клетки корня растения, быстро включается в состав нуклеотидов, образуя АМФ и АДФ. Далее в процессе субстратного и окислительного фосфорилирования (анаэробная и аэробная фазы дыхания) образуется АТФ.

Особенно резко у всех растений дефицит фосфора сказывается на образовании репродуктивных органов. Его недостаточность тормозит развитие и задерживает созревание семян, вызывает снижение урожая и ухудшение его качества. Растения при недостаточности фосфора резко замедляют рост, листья их приобретают (сначала по краям, а затем по всей поверхности) серо–зеленый, пурпурный или красно–фиолетовый цвет. У зерновых злаков дефицит фосфора снижает кущение и образование плодоносящих стеблей. Признаки фосфорного голодания обычно проявляются уже на начальных стадиях развития растений, когда они имеют слаборазвитую корневую систему и не способны усваивать сложнорастворимые фосфаты почвы.

Усиленное обеспечение растений фосфором ускоряет их развитие и позволяет получать более ранний урожай, одновременно улучшается и его качество.

Лекарственные растения, содержащие фосфор :
виды полыни Artemisia L., Asteraceae (трава, содержание – 1,2–1,3%);
копеечник Гмелина Hedysarum gmelinii Ledeb., Fabaceae (трава, содержание – 1,03%);
ковыль перистый Stipa pennata L., Poaceae (трава, содержание – 0,88%);
зопник клубненосный Phlomis tuberosa L., Lamiaceae (клубни, трава, содержание – 0,85%);
тимьян ползучий Thymus serpyllum L., Lamiaceae (трава, содержание – 0,67%);
костер безостый Bromopsis inermis (Leys). Holub, Poaceae (трава, содержание – 0,65%);
лапчатка кустарниковая Pentaphylloides fruticosa (L.) O. Schwarz., Rosaceae (трава, содержание – 0,13–0,5%);
клевер луговой Trifolium pratense L., Fabaceae (листья, соцветия);
рябина обыкновенная Sorbus aucuparia L., Rosaceae (плоды – 1% *);
виды боярышника Crataegus L., Rosaceae (плоды – 1% *).

_____________________

* Особенно много фосфора содержится в семенах.

Фосфор - важнейший биогенный элемент, который необходим для жизнедеятельности всех организмов. Соединения фосфора с кислородом (фосфорные кислоты и фосфаты), являясь самыми распространенными в природе, имеют исключительно важное значение для существования и развития растительного и животного мира. Без фосфорной кислоты не может существовать ни одна живая клетка. В связи с этим фосфор назван ключом жизни.
Фосфор содержится в растениях в органических и минеральных соединениях. Обычно большая часть фосфора, содержащаяся в растениях (до 90 %), представлена различными органическими соединениями. В репродуктивных органах фосфор концентрируется в наибольшей степени. Семена должны содержать фосфора в количестве, достаточном до начала его поглощения из почвы сформировавшимися корнями.
Фосфор содержится в клеточной протоплазме, входит в состав хромосом, нуклеиновых кислот, нуклеотидов, фосфопротеидов, некоторых витаминов, ферментов, эфиров, фитина, других органических соединений. Фосфор является обязательным компонентом ряда коферментных систем, катализирующих ряд реакций азотного обмена.
Важными органическими фосфорсодержащими соединениями в растениях являются нуклеиновые кислоты, играющие важную роль в наследственных функциях организма. В растениях на долю нуклеиновых кислот приходится от 0,1 до 1%. Содержание фосфора в нуклеиновых кислотах в пересчете на Р2О5 составляет около 20%. Нуклеопротеиды, представляющие собой соединения белков с нуклеиновыми кислотами, являются важнейшим веществом клеточных ядер.
Фосфор входит также в состав фитина, лецитина, сахарофосфатов и других органических соединений. Фитин является запасным веществом, и фосфорная кислота, входящая в его состав, используется при прорастании семян. Лецитин - представитель группы фосфатидов, накапливается преимущественно в семенах. Ключевая позиция в обмене веществ принадлежит макроэргическим соединениям, содержащим фосфор. В настоящее время известно большое число макроэргических соединений, в состав большинства из которых входит фосфор. Однако основная роль среди них принадлежит аденозинтрифосфорной кислоте (АТФ). Это своеобразный хранитель и носитель энергии во многих синтетических процессах. При гидролизе АТФ, входящей в состав РНК, высвобождается около 55 КДж/моль. В то же время свободная энергия гидролиза обычных связей составляет только 8 - 12 КДж/моль. Макроэргические фосфатные связи принимают участие в процессах фотосинтеза, дыхания, биосинтеза белков, жиров, крахмала, сахарозы, ряда аминокислот и других соединений.
При участии фосфора осуществляется углеводный обмен в растениях. Фосфорная кислота принимает активное участие в биосинтезе сахарозы, ферментативных превращениях форм углеводов, в их передвижении, оттоке в клубни картофеля, корнеплоды сахарной свеклы и т.д. В связи с этим фосфорные удобрения положительно влияют на накопление в растениях крахмала, сахаров, других углеводов, улучшают качество льна и конопли. Фосфор также благоприятствует накоплению в плодах красящих и ароматических веществ.
Особенно чувствительны к недостатку фосфора растения в начальных фазах роста и развития, когда их корневая система обладает слабой усвояющей способностью. Замечено, что в начальные стадии развития сельскохозяйственные культуры интенсивнее поглощают фосфаты, чем в последующие периоды роста. Оптимальное фосфорное питание в начальный период роста и развития растений способствует развитию корневой системы - она глубже проникает в почву и лучше ветвится, что улучшает снабжение растений влагой и питательными элементами. Фосфор способствует более экономному расходованию влаги. Это имеет особенно большое значение в засушливые периоды.
В связи с таким большим значением фосфора в первые периоды роста и развития растений припосевное внесение в рядки небольших доз фосфорных удобрений обеспечивает значительные прибавки урожая самых различных культур. Наибольшее потребление фосфора зерновыми культурами наблюдается в фазы выхода в трубку и колошения.
В минеральной форме фосфор находится в растениях в виде солей ортофосфорной кислоты с кальцием, магнием, калием, аммонием и другими катионами. Минеральный фосфор является не только запасающим веществом, резервом для синтеза органических фосфорсодержащих соединений, но и повышает буферность клеточного сока, поддерживает тургор клетки, другие жизненно важные процессы в ней. В связи с тем, что фосфор усиливает способность растительных клеток удерживать воду, он повышает устойчивость растений к засухам и низким температурам. Хорошее фосфорное питание улучшает перезимовку озимых культур благодаря остаточному накоплению сахаров в узлах кущения с осени.
При пониженных температурах (10 - 11 0С) затрудняется использование растениями фосфора. Исследованиями установлено, что понижение температуры до 5 - 7 0 С мало влияло на поступление калия в растения, но резко уменьшало поглощение ими азота и фосфора. Увеличением доз фосфорных удобрений можно усилить поглощение фосфора и снизить отрицательное влияние холодов на растения.
У молодых растений фосфор концентрируется преимущественно в меристематической ткани. Он легко передвигается внутри растений и перемещается из старых тканей в более молодые, т.е. реутилизируется (используется повторно). По мере созревания культур большая часть усвоенного растениями фосфора сосредотачивается в семенах и плодах (в семенах злаков до 50%).
Из внешних признаков при недостатке фосфора наблюдается скручивание краев листовой пластинки, грязно-зеленая, более темная окраска листьев. При недостатке фосфора кроме более темной окраски листьев вследствие образования антоциана нередко появляются еще красноватые и фиолетовые тона, в особенности у основания стеблей, на влагалищах листьев и черешках. От недостатка фосфора больше страдают более старые - нижние листья.
При нехватке фосфора в растениях больше накапливается нитратов, что связано с важным значением соединений типа НАД и НАДФ при восстановлении нитратов.
Фосфор снижает токсичность алюминия, марганца и железа. Благодаря тому, что фосфор связывает подвижный алюминий почвы, фиксирует его в корневой системе, улучшается углеводный и азотный обмен в растениях.
При высоком содержании в почве меди снижается потребление растениями фосфора и увеличивается эффективность фосфорных удобрений. Применение цинковых удобрений снижает поступление в растения фосфора.
Фосфор является спутником азота и белковых соединений. Фосфора содержится в растениях в 2 - 3 раза меньше, чем азота. При недостатке фосфора замедляется синтез белков и уменьшается их содержание. Поэтому дозы азотных и фосфорных удобрений должны быть сбалансированными.

Исследования, проведенные в США, показали, что небольшое количество азота, входящее в состав фосфорного удобрения, делает его более эффективным.
Избыток фосфора также неблагоприятно влияет на растения. В этом случае много фосфатов находится в растениях в минеральной форме, особенно в вегетативных органах. В случае избыточного поступления фосфора растения преждевременно созревают и не успевают синтезировать хороший урожай. При избытке фосфора ухудшается питание цинком, что приводит к заболеванию плодовых культур розеточностью.
Большое значение имеет фосфор в жизни человека и сельскохозяйственных животных. Он входит в состав костной ткани и играет незаменимую роль в процессах, от которых зависят основные жизненные функции организма (обмен веществ, размножение и т.д.). При недостатке фосфора у человека и животных развивается остеоспороз и другие заболевания костей. Суточная потребность в фосфоре - 1,0 - 1,5 г. Отмечается достоверная связь между содержанием фосфора в кормах и продуктивностью животных. Оптимальное содержание фосфора в кормах - 0,35 - 0,5% сухого вещества.
Обеспеченность растений фосфором во многом зависит от запасов его в почве, степени подвижности, гранулометрического состава и ряда других условий, влияющих на использование фосфора из почвы и удобрений. Все формы фосфора в почве, возможные вариации их воздействия можно изобразить в цепочке: валовой - органический - минеральные соединения Р2О5 - потенциально доступный Р2О5 - непосредственно доступный Р2О5.
Важным показателем потенциального плодородия почв является содержание валового фосфора. Он состоит из органических и минеральных соединений. Общее содержание фосфора может колебаться в зависимости от гранулометрического состава почвы, степени ее окультуренности, от особенности материнской породы, генезиса.
По данным Т.Н. Кулаковской, (1990); И.Р. Вильдфлуша и др. (1999), содержание валового фосфора в дерново-подзолистых глеевато-легко- и среднесуглинистых почвах составляет 0,14 - 0,16%; в легкосуглинистых, развивающихся на моренном суглинке - 0,09 - 0,12, супесчаных, подстилаемых моренным суглинком, - 0,07 - 0,12, песчаных - 0,06 - 0,08%.
Верхние горизонты, как правило, независимо от типа почвы и гранулометрического состава, больше содержат общего фосфора, чем нижележащие. Это связано с биологическим фактором и деятельностью человека. Развитие почвообразовательного процесса связано с постепенным переносом фосфатов корневой системой растений из нижележащих горизонтов в верхние.
Органические и минеральные фосфаты находятся в состоянии взаимопревращений. Соотношение между этими формами фосфора определяется направленностью почвообразования. В дерново-подзолистых почвах минеральные фосфаты преобладают над органическими. Содержание органического фосфора в этих почвах составляет 16 - 48% от общего и в тяжелых почвах выше, чем в легких. В отличие от дерново-подзолистых почв в торфяно-болотных почвах, наоборот, содержание органических фосфатов преобладает над минеральными и достигает 70%.
Минеральные фосфаты в почвах по степени участия в фосфорном питании растений можно в упрощенной схеме разделить на следующие три группы, находящиеся в постоянном обмене и динамическом равновесии:
Ортофосфаты почвенного раствора (фактор интенсивности)
Лабильные фосфаты Стабильные фосфаты.
Первая группа - ортофосфаты почвенного раствора, полностью доступные растениям. Это однозамещенные водорастворимые фосфаты кальция и магния, фосфорнокислые соли одновалентных катионов калия, натрия, аммония и др. Эта фракция интенсивно используется растениями в начальный период роста и развития растений. О степени подвижности фосфатов в почвах (фактор “интенсивности”) можно судить по способности твердых фаз почвы отдавать в раствор ионы фосфора. Мерилом этой способности является установление содержания фосфора в почвенном растворе.
Однако выделение почвенного раствора очень сложно, поэтому исследователями предложены водные слабосолевые вытяжки при узком соотношении почвы к раствору, что позволяет получать данные, близкие к концентрации фосфора в почвенном растворе. Наибольшее распространение из этой группы методов получил метод Скофилда – определение фосфора в 0,01М СаС12 вытяжке.
В Беларуси принята следующая градация почв по методу Скофилда (мг Р2О5 на 1 л): 1) низкое - менее 0,1; 2) среднее - 0,1-0,2; 3) повышенное - 0,21 - 0,60; 4) высокое - 0,61 - 2,0; 5) очень высокое - более 2,0.
Лабильные фосфаты - это фосфаты, осевшие или адсорбированные на поверхности твердых частиц почвы, почвенно-поглощающего комплекса, оксидах железа и алюминия, а также вторичные, которые образовались после формирования почвы. Ученые считают, что 4 - 10% всего почвенного фосфора связано адсорбционно. В отличие от первичных минералов вторичные фосфаты являются активной мобильной составной частью почвы. В отличие от первичных минералов вторичные фосфаты являются активной мобильной составной частью почвы. К ним относятся дегидрокальцийфосфат (СаНРО4 х 2Н2О), октакальцийфосфат (Са4Н(РО4)3), одно- и двухзамещенные фосфаты железа. При нарушении фосфорного равновесия твердой и жидкой частей почвы эти фосфаты могут переходить в почвенный раствор. Фосфаты второй группы характеризуют запасы подвижного фосфора - фосфатную “емкость” почвы и являются резервом для последующего снабжения растений фосфором. Для определения величины запаса подвижных фосфатов используют (в зависимости от типа и состава почв) кислотные, щелочные, буферные растворители, анионно-обменные смолы, радиоизотопный метод и другие.
Стандартным методом для определения подвижного фосфора и обменного калия в дерново-подзолистых почвах является метод А.Г. Кирсанова, который основан на извлечении фосфора и калия из почвы 0,2 м раствором НСl при соотношении почвы к раствору 1:5 для минеральных почв и 1:50 для торфяно-болотных почв с последующим фотоколориметрическим определением фосфора в виде синего фосфорно-молибденового комплекса на фотоэлекроколориметре и калия на пламенном фотометре. Индексы обеспеченности почвы подвижными формами фосфора и калия приведены в табл. 6.12.
Стабильные фосфаты - труднорастворимые соединения, заключенные в почве в первичных и вторичных минералах (окклюдированные гидратами полутораоксидов, карбонатами и другими). Наиболее устойчивой формой, медленно поддающейся химическому и биологическому воздействию, является фосфор в составе кристаллической решетки первичных минералов почвы: апатитов, фосфоритов, варисцитов, стренгитов, вивианитов. Фосфаты третьей группы почти недоступны для растений. Однако в процессе выветривания они могут становиться более доступными и служить источником фосфорного питания.
Органические фосфаты в почве представлены различными по природе группами соединений: индивидуальной природы (неспецифиче-

ские органофосфаты) и гумусообразования (специфические соединения). Неспецифические органофосфаты относят к трем основным классам соединений: фосфолипиды, нуклеиновые кислоты и инозитолфосфаты. При этом кальциевые и магниевые соли инозитолфосфорной кислоты содержатся в нейтральных почвах, а фитаты железа и алюминия - в кислых. Вниз по профилю почвы содержание органических фосфатов снижается, они распределяются в почве примерно так же, как и гумус. Фосфолипиды составляют менее 1% всего органического фосфора, нуклеиновые кислоты - до 10% и инозитолфосфаты - 30 - 60%. Обнаружены также в небольших количествах фосфоропротеины, сахарофосфаты, глицерофосфаты, нуклеотидные коферменты, соединения фосфатов с аминокислотами и другими соединениями.
По новейшим данным многих авторов, больше половины фосфорорганических соединений представлены новообразованными специфическими фосфогумусными соединениями. Формы этих соединений пока неясны, хотя некоторые данные позволяют считать, что фосфор в них связан с гумусовыми кислотами через ион металла.
Исследования кафедры агрохимии БГСХА показали, что в гумусе дерново-подзолистых почв содержится 0,8 - 3,5 % Р2О5 к его массе. Причем, как правило, чем меньше гумуса в почве, тем выше его насыщенность органическим фосфором.
Природные фосфорорганические соединения претерпевают в почвах физико-химические изменения в результате реакций хелатообразования, сорбции, химического гидролиза, ферментативных превращений и окислительно-восстановительных реакций. В результате этих процессов значительная часть органических фосфатов минерализуется и пополняет запасы потенциально доступных минеральных форм.
Длительное внесение удобрений, особенно органических, увеличивает содержание органических фосфатов, но в меньшей степени, чем минеральных. Особенностью процесса минерализации органических фосфатов почвы является достаточно высокая подвижность ее продуктов, которые мало переходят в труднорастворимые соединения.
Процессы превращения недоступных для растений минеральных и органических соединений фосфора в усвояемую форму протекают очень медленно. Несмотря на большие общие запасы фосфора в почве, его доступных соединений содержится обычно мало и, чтобы получать высокие устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур, необходимо применять фосфорные удобрения.

Для растений азот - дефицитный элемент. Азот входит в состав белков, ферментов, нуклеиновых кислот, хлорофилла, витаминов, алкалоидов. Уровень азотного питания определяет размеры и интенсивность синтеза белка и других азотистых органических соединений в растениях и ростовые процессы. Растения могут использовать лишь азот минеральный. При недостатке азота в среде обитания тормозится рост растений, ослабляется образование боковых побегов и кущение у злаков, наблюдается мелколистность. Одновременно уменьшается ветвление корней, по соотношение массы корней и надземной части может увеличиваться. Одно из ранних проявлений азотного дефицита - бледно-зеленая окраска листьев, вызванная ослаблением синтеза хлорофилла. Длительное азотное голодание ведет к гидролизу белков и разрушению хлорофилла прежде всего в нижних, более старых листьях и оттоку растворимых соединений азота к более молодым листьям и точкам роста. Вследствие разрушения хлорофилла окраска нижних листьев в зависимости от вида растения приобретает желтые, оранжевые или красные тона, а при сильно выраженном азотном дефиците возможно появление некрозов, высыхание и отмирание тканей. Азотное голодание приводит к сокращению периода вегетативного роста и более раннему созреванию семян.

Фосфор поглощается растениями в виде высшего окисла РО4 и не изменяется, включаясь в органические соединения. В растительных тканях концентрация фосфора составляет 0,2-1,3% от сухой массы растения. В растении функционирует только в виде остатков фосфорной кислоты. Весь обмен сводится к фосфорилированию (присоединение остатка кислоты) и трансфосфорилированию (перенос остатка кислоты с одного вещества на другое). Фосфор - элемент энергетического обеспечения (АТФ, АДФ). Активизирует рост корневой системы и закладки генеративных органов. Ускоряет развитие всех процессов. Повышает зимостойкость. Внешним симптомом фосфорного голодания является синевато-зеленая окраска листьев нередко с пурпурным или фиолетовым оттенком (свидетельство задержки синтеза белка и накопления Сахаров). Листья становятся мелкими и более узкими. Приостанавливается рост растений, задерживается созревание урожая. При дефиците фосфора снижается скорость поглощения кислорода, изменяется активность ферментов, участвующих в дыхательном метаболизме, начинают активнее работать некоторые немитохондриальные системы окисления (оксидаза гликолевой кислоты, аскорбатоксидаза). В условиях фосфорного голодания активируются процессы распада фосфорорганических соединений и полисахаридов, тормозится синтез белков и свободных нуклеотидов.

Содержание калия в тканях составляет в среднем 0,5-1,2% в расчете на сухую массу. Калий не входит ни в одно органическое соединение. В клетках он присутствует в основном в ионной форме и легкоподвижен. В наибольшем количестве калий сосредоточен в молодых растущих тканях, характеризующихся высоким уровнем обмена веществ.Известно участие калия в регуляции вязкости цитоплазмы, в повышении гидратации ее коллоидов и водоудерживающей способности. Калий служит основным противоионом для нейтрализации отрицательных зарядов неорганических и органических анионов. Транспорт углеводов в растении связан с перераспределением калия. Калий является активатором многих ферментных систем. При недостатке калия начинается пожелтение листьев снизу вверх - от старых к молодым. Листья желтеют с краев. В дальнейшем их края и верхушки приобретают бурую окраску, иногда с красными «ржавыми» пятнами; происходит отмирание и разрушение этих участков. Листья выглядят как бы обожженными. При калиевом голодании снижается функционирование камбия, нарушается развитие сосудистых тканей, уменьшается толщина клеточной стенки эпидермиса и кутикулы, тормозятся процессы деления и растяжения клеток. В результате укорачивания междоузлий могут образоваться розеточные формы растений. Верхушечные и верхушечно-боковые почки перестают развиваться и отмирают, активируется рост боковых побегов и растение приобретает форму куста.Недостаток калия снижает продуктивность фотосинтеза, прежде всего за счет уменьшения скорости оттока ассимилятов из листьев: при калиевом голодании она падает более чем в два раза.

Фосфор в растениях

Фосфор играет исключительно важную роль в жизни растений. Большинство процессов обмена веществ осуществляется только при его участии. Он практически всегда находится во втором минимуме (после азота).

Физиологическая роль фосфора (С 3). Он входит в состав важнейших органических соединений, активно участвующих в метаболизме растений: нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), нуклеопротеидов, фосфопротеидов, фосфатидов (фосфолипидов), макроэргических соединений (АТФ и др.), сахарофосфатов, фитина, витаминов и др. Содержание фосфора (Р2О5) в растениях и вынос урожаями сельскохозяйственных культур Содержание в среднем составляет 0,5 % сухого вещества, изменяясь от 0,1 до 1,5 %, и зависит от биологических особенностей культур, возраста растений и их органов, условий фосфорного питания и т.д. Так, в зерне зернобобовых культур содержится 1-1,5 % Р2О5, злаковых – 0,8-1 %. Солома тех и других культур содержит меньше фосфора по сравнению с семенами – 0,2-0,4 %.

Фосфор в растениях распределяется аналогично азоту, является его спутником. В среднем содержание фосфора в органах растений составляет 30 % от количества азота (С 17). Больше фосфора содержится в молодых и жизнедеятельных органах, листья содержат больше фосфора, чем стебли.

Вынос фосфора урожаями в среднем составляет 15-50 кг/га, изменяясь в зависимости от биологических особенностей культур и уровня урожайности.

Источники фосфора для растений. Основными источниками являются соли ортофосфорной кислоты (С 19), которая, являясь трёхосновной, способна образовывать три вида анионов – Н2РО4–, НРО42–, РО43– (С 20) и, следовательно, три вида солей – одно-, дву- и трёхзамещённые фосфаты, растворимость которых и доступность для растений изменяется в зависимости от катионов.

Источниками фосфора могут также быть соли метафосфорной и полифосфорных (пиро-, триполифосфорной и т.д.) кислот, непосредственно растениями не усваивающиеся, но гидролизующиеся в почве до ортофосфатов (С 21-24).

Кроме того, корни некоторых растений (горох, бобы, кукуруза и др.) выделяют фермент фосфатазу, который отщепляет анион фосфорной кислоты от простых органических соединений. Как следствие, источником фосфора для названных растений могут служить его органические соединения.

Превращения фосфора в растениях. Поступивший в растения фосфор очень быстро переходит в состав органических соединений. Тем не менее, фосфор находится в них непосредственно в виде остатка фосфорной кислоты. Таким образом, 85-95 % фосфора находится в органической форме (С 26). Минеральных фосфатов – фосфатов кальция, калия, магния и аммония – значительно меньше (5-15 %), но они имеют большое значение, являясь запасной и транспортной формами фосфора. Например, фосфор органических соединений корней может передвигаться в надземную часть только после трансформации в минеральные фосфаты.

Динамика потребления фосфора во время вегетации. Критический период по отношению к фосфору у всех культур отмечается в фазу всходов. Недостаток фосфора в этот период резко снижает урожайность, независимо от дальнейшей обеспеченности растений. Вместе с тем, корневая система в начальные фазы роста развита слабо и часто не может в достаточных количествах усваивать фосфор почвы и внесённых до посева удобрений. Поэтому широко рекомендуется припосевное внесение фосфора.

Периоды максимального потребления фосфора различными культурами не совпадают. Например, яровая пшеница потребляет весь необходимый ей фосфор к концу фазы колошения, в то время как лён даже к периоду полного цветения поглощает лишь 58 %, а хлопчатник в фазу полного цветения усваивает только 10 % от максимального содержания фосфора в растениях Таким образом, период максимального поглощения фосфора у пшеницы наблюдается в фазы выхода в трубку и колошения, у льна – в фазы цветения и созревания, у хлопчатника – в период формирования волокна.

Признаки недостатка фосфора для растений. Замедляется рост и развитие растений, уменьшается размер листьев, задерживается цветение и созревание урожая (С 31-33). Фосфор реутилизируется, поэтому его недостаток сначала проявляется на нижних листьях, которые становятся тёмно-зелёными, грязно-зелёными, а затем красно-фиолетовыми, пурпурными или лиловыми

Фосфор в почвах .Содержание и запасы фосфора в почвах. Общее содержание варьирует от 0,01 до 0,3 % и зависит, прежде всего, от минералогического состава материнских пород. Кроме того, больше фосфора содержат богатые гумусом почвы (в гумусе 1-2 % Р2О5). Таким образом, минимальное содержание фосфора в дерново-подзолистых песчаных, максимальное – в чернозёмных почвах. Жизнедеятельность растений вызывает биологическую аккумуляцию фосфора в верхних горизонтах почв

Общий запас фосфора в пахотном слое на 1 га варьирует от 0,3 т в лёгких дерново-подзолистых почвах до 9 т в чернозёмах

Формы фосфора в почвах и его превращения Фосфор в почвах находится в органической и минеральной формах Органического фосфора меньше, он входит в состав неспецифической части гумуса, а также неразложившихся остатков растений и микроорганизмов.

Преобладает минеральный фосфор, которого в дерново-подзолистых, каштановых почвах и серозёмах 70-90 % общего содержания, а в почвах с высоким содержанием гумуса (следовательно, органического фосфора) – серых лесных почвах и чернозёмах – 55-65 % (С 44). Минеральный фосфор в основном находится в форме первичных минералов и, прежде всего, фторапатита [Са3(РО4)2]3·CaF2 и гидроксилапатита [Са3(РО4)2]3·Ca(ОН)2.

Фосфор органических соединений и первичных минералов растениями непосредственно не усваивается. В результате выветривания первичных минералов образуются вторичные, представляющие собой разнообразные соли ортофосфорной кислоты. Фосфаты образуются и при минерализации органического фосфора под влиянием фосфоробактерий.

Соли фосфорной кислоты характеризуются различной растворимостью и, следовательно, доступностью для растений.

Водорастворимыми являются фосфаты одновалентных катионов [КН2РО4, (NH4)2НРО4, Na3РО4], а также однозамещённые соли двухвалентных катионов [Са(Н2РО4)2, Mg(Н2РО4)2]. Они хорошо доступны для растений.

Кислоторастворимыми называют двузамещённые фосфаты кальция и магния (СаНРО4, MgНРО4) и свежеосаждённые, находящиеся в аморфном состоянии трёхзамещённые фосфаты [Са3(РО4)2, Mg3(РО4)2], которые нерастворимы в воде, но растворяются в слабых кислотах (органических, угольной). Эти соединения под действием кислых корневых выделений, а также органических и минеральных кислот, продуцируемых микробами, постепенно растворяются и становятся доступными для растений.

Не растворяются в воде и слабых кислотах, как следствие, практически недоступны растениям кристаллические формы трёхзамещённых фосфатов кальция и магния. Но некоторые растения – люпин, гречиха, горчица, в меньшей степени горох, донник, эспарцет и конопля – обладают способностью усваивать фосфор из трёхзамещённых фосфатов. Наименее доступны растениям фосфаты железа и алюминия (AlPO4, FePO4) Важную роль в формировании условий фосфорного питания играет химическое поглощение водорастворимых фосфатов (ретроградация фосфора), протекающее в почвах при любой реакции среды.

В нейтральных, насыщенных основаниями почвах (чернозёмах, каштановых) образуются дву- и трёхзамещённые фосфаты кальция и магния:

Са(Н2РО4)2 + Са(НСО3)2 → 2СаНРО4↓ + 2Н2СО3;

ППК)Са2+ + Са(Н2РО4)2 → ППК)2Н+ + Са3(РО4)2↓.

В кислых почвах, характеризующихся повышенным содержанием алюминия и железа (дерново-подзолистых, краснозёмах), выпадают в осадок фосфаты этих элементов:

Са(Н2РО4)2 + 2Fe3+ → 2FePO4↓ + Са2+ + 4Н+;

ППК)Al3+ + К3РО4 → ППК)3К+ + AlPO4↓.

Вследствие ретроградации водорастворимые фосфаты содержатся в почвах в незначительных количествах (как правило, не более 1 мг/кг почвы).

Анионы фосфорной кислоты в почве могут обменно поглощаться, закрепляясь на поверхности положительно заряженных коллоидных частиц гидроксидов алюминия и железа В большей степени обменное поглощение фосфатов выражено при кислой реакции среды. Процесс обменного поглощения обратим, то есть фосфат-ионы способны и вытесняться из ППК в раствор другими анионами. Как следствие, обменно-поглощённые анионы фосфорной кислоты хорошо доступны для растений.

Растворимые соли фосфора потребляются не только растениями, но и микроорганизмами, превращаясь в органические фосфорсодержащие соединения. После отмирания микробов основное количество биологически поглощенного фосфора вновь становится доступным растениям за исключением небольшой части, перешедшей в состав гумуса.

Для дерново-подзолистых и серых лесных почв стандартизирован метод Кирсанова: вытяжка производится 0,2 н. HCl, в раствор при этом переходят водорастворимые и кислоторастворимые соли фосфорной кислоты.

В некарбонатных чернозёмах содержание подвижного фосфора определяется по Чирикову: почва обрабатывается 0,5 н. СН3СООН.

На карбонатных почвах кислоты не применяют, так как слабокислотные вытяжки расходуются на разложение карбонатов, а более концентрированные могут растворять недоступные для растений фосфаты. Поэтому содержание подвижного фосфора в карбонатных чернозёмах определяют по Мачигину с помощью 1 % (NH4)2CO3, имеющего щелочную реакцию.

Абсолютные результаты, полученные любым методом, неинформативны, так как постоянное воздействие корней растений на почву в течение вегетации далеко не равнозначно растворяющей способности какого-либо реактива. Например, при взаимодействии раствора с почвой устанавливается равновесие, а в присутствии растений, потребляющих фосфор, его концентрация в жидкой фазе почвы постоянно уменьшается, стимулируя переход в раствор новых количеств фосфатов.

Однако, сравнивая урожайность культур в полевых опытах, проводимых на почвах с разным содержанием подвижного фосфора, можно сделать заключение о том, насколько хорошо обеспечена та или иная почва фосфором, и выразить полученную закономерность в виде группировки, имеющей практическое значение.

Баланс фосфора в почвах

Приходные статьи:

1) минеральные и органические удобрения – основная;

2) семена растений – 2-3 кг/га·год.

Расходные статьи:

1) вынос урожаями сельскохозяйственных культур – основная;

2) потери в результате водной эрозии – 5-10 кг/га·год;

3) вымывание в грунтовые воды – наблюдается только на лёгких и торфяных почвах, где может достигать 3-5 кг/га·год.

Анализ приходных статей показывает отсутствие каких-либо существенных источников компенсации потерь фосфора из почвы, кроме удобрений. Исключительную роль в обеспечении бездефицитного баланса фосфора играют минеральные удобрения, потому что в составе органических в почву возвращается значительно меньше фосфора, чем отчуждается урожаями.