Проблема повышения точности диагностики фосфатного состояния почв

Установлены закономерности влияния свойств почв на точность определения содержания подвижного фосфора по методу на основе раствора гидрокарбоната натрия (Olsen, ISO 11263). Разработан способ повышения точности оценки фосфатного состояния щелочных почв. Точность повышается за счет учета влияния щелочности почв на результат химического анализа и усовершенствования шкалы обеспеченности почв доступным для растений фосфором.

В результате исследований, проведенных в ННЦ «Институт почвоведения и агрохимии имени А.Н. Соколовского», было установлено, что использование ряда химических методов для определения содержания подвижных форм элементов в почвах, часто ведет к большим ошибкам. В частности, ошибка определения содержания доступного для растений фосфора или калия в почвах на основе нормативных документов бывшего СССР может достигать 100-200% и больше. Это связано с тем, что большинство методов основано на использовании растворов сильных кислот, то есть “жестких“ методов.

Установлено, что использование кислотных методов на всех легких (песчаных и супесчаных), а также сильнокислых почвах (рНКСl <4.5) разного гранулометрического состава, ведет к искусственному занижению, а на почвах с высоким содержанием апатитов — к искусственному завышению получаемых данных.

Использование стандартов, в том числе: ДСТУ ISO 11263 (метод Олсена), ДСТУ 4114 (метод Мачигина), ДСТУ 4115 (метод Чирикова), ДСТУ 4405 (метод Кирсанова), ДСТУ 4729 (метод Карпинского — Замятиной), показывает, что реальный фосфатный уровень экстенсивно используемых пахотных почв находится на границе низких и средних значений обеспеченности, а калийный — в пределах средней обеспеченности.

Это объясняет хорошо известные эмпирические данные о высокой эффективности минеральных удобрений, особенно фосфорных, на всех типах пахотных почв, в том числе черноземах.

Несовершенство теории и методологии ведет к искажению (завышению или занижению) оценки не только отдельных полей, но и целых регионов. Так, иллюзия богатства черноземов на лессовых породах вызвана тем, что данные почвы содержат повышенное количество апатитов и полевых шпатов.

Фосфор или калий, содержащийся в этих минералах, растениям непосредственно не доступен. В то же время, соединения этих элементов частично экстрагируются растворами сильных кислот, в том числе 0.02н HCl (Кирсанов, рН-1.0) и 0.5 н CH3COOH (Чириков, рН-2.5).

Анализ публикаций показывает, что получение объективной оценки состояния плодородия почв и содержания доступных форм макро- и микроэлементов в почвах является общемировой проблемой. Недостатки, присущие методам на основе растворов кислот, во многом свойственны всем методам, имеющим значения рН экстрагента менее 4.5: методы Брея-Куртца 2 (рН-1.0), Мелиха 1 (рН-1.2), Аррениуса (рН-2.0), Мелиха 3 (рН-2.5), Мелиха 2 (рН-2.6), Ван Лиеропа (Келауна) — рН-2.7, Эгнера-Рейма (рН- 3.6), Брея-Куртца 1 (рН-3.5), Эгнера-Рейма-Доминго (рН-4.2) и др.

Было установлено, что определение фосфора по методу Эгнера-Рейма в почвах с сильнокислой или щелочной реакцией ведет к искусственному занижению данных (рис. 1). Увеличение в почве количества апатитов, наоборот, ведет к искусственному завышению результатов. Содержание апатитов отражает фракция Са-Р, метод Чанга- Джексона.

 

Рис. 1. Зависимость определения содержания подвижного фосфора в почвах по Egner-Riehm от величины рН почвы и содержания апатитов (фракция Са-Р)

В результате исследований был сделан вывод о целесообразности широкого использования, так называемых «мягких» методов на основе солевых и слабощелочных экстрагентов.

Сравнительная оценка разных методов, проведенная на протяжении тридцати лет, показала преимущество метода на основе раствора гидрокарбоната натрия (Olsen, 1954), ISO 11263:1994 Soil quality – Determination of phosphorus – Spectrometric determination of phosphorus soluble in sodium hydrogen carbonate solution. В дальнейшем данный метод обозначен как метод Олсена.

Было установлено, что гранулометрический состав и другие свойства почв (содержание апатитов, кислая среда), практически не влияют на результат химического анализа, проведенного по методу Олсена. Коэффициент корреляции был менее 0.33.

При этом содержание фосфора по данным метода Олсена всегда находится в границах низких и средних значений обеспеченности. Это объективная оценка, поскольку такое состояние является наиболее вероятным состоянием фосфатных систем неудобренных пахотных почв как термодинамических систем.

Данные, полученные по методу Олсена, на кислых и нейтральных почвах всегда соответствуют оценке плодородия почв, полученной с помощью других “мягких” методов. Адекватность оценки фосфатного состояния подтверждена и биологическими методами. Это видно на примере данных микрополевого опыта (табл. 2).

Диапазон успешного использования метода Олсена очень широк: от кислых дерново-подзолистых и буроземных почв до черноземов южных и темно-каштановых почв. То есть, метод Олсена универсален.

Таблица 1. Содержание подвижного фосфора в почвах по данным кислотного и щелочного методов в зависимости от рН почвы и содержания апатитов
Почва Содержание частиц почвы <0.01мм, % рНКСl Содержание Р205, мг/кг
Чанг-Джексон, фракция Са-Р Чириков

рН-2.5

Олсен, рН-8.5
Дерново-подзолистая 9 4,5 34 34.0 19,6
Дерново-подзолистая 18 4,9 75 35.0 19,8
Бурозем оподзоленный 32 3,8 45 1,9 20,7
Темно-серая оподзоленная 48 3,8 104 2,1 20,9
Чернозем оподзоленный 32 5,4 118 10.0 19,8
Чернозем типичный 56 6,8 201 79.9 19,5
Чернозем типичный 54 6,7 244 80.0 20,0
Чернозем обыкновенный 48 6,0 273 132.0 25,2
Чернозем обыкновенный 55 6,4 297 161.0 25,6
Чернозем типичный 60 6,9 326 170.1 24,5
Черноземно-луговая 27 6,6 806 345.1 30,3

Но необходимо отметить и недостатки метода Олсена:

Во-первых, существует необходимость в обесцвечивании вытяжки. Стандартом предусмотрено использование активированного угля. В последних модификациях метода для этого в состав экстрагента включают ЭДТА и флоккулянт Superfloc 127.

Во-вторых, анализ материалов банка данных выявил наличие парадокса. Метод предназначен, прежде всего, для анализа щелочных почв. Вместе с тем оказалось, что его использование для анализа этих почв может вести к искусственному занижению оценки их обеспеченности фосфором. Причем, чем выше щелочность почвы, тем ниже получаемый результат (рис. 2). Иногда создается впечатление “исчезновения” доступного для растений фосфора. По этой причине сложилось мнение, что щелочные почвы плохо обеспечены доступным для растений фосфором.

 

Таблица 2. Оценка обеспеченности почв фосфором по данным химических и биологического методов
Почва Вариант опыта Содержание Р205, мг/кг Содержание Р2О5 в фитомассе овса, %
Ионообменная хроматография Олсен

ISO 11263-1994

Карпинский-Замятина

(ДСТУ 4729)

Чернозем типичный Контроль 20.0 19,1 0.31 0.52±0.09
Р1200* 58.9 52.9 1,75 0.70±0.09
Чернозем типичный Контроль 31.0 24.0 0.44 0.58±0.11
N400Р400K480 ** 119.1 124.9 5,84 0.81±0.11
* разовое внесение
**за каждую ротацию севооборота

 

 

Рис. 2. Зависимость определения содержания подвижного фосфора по Олсену от величины рНKCl почвы

Параллельное использование солевых методов (Карпинский-Замятина, 0.03н K2SO4, pH-5.8; Скофилд) показывает, что реального снижения содержания доступного для растений фосфора в щелочных почвах не происходит. То есть, “исчезновение” фосфора является иллюзией, вызванной недостатком метода. Проблема в том, что щелочной экстрагент в щелочной среде теряет экстрагирующую силу, что и приводит к искусственному занижению получаемых данных.

Максимальное искусственное занижение составляет около 18 мг Р2О5/кг. Много это или мало, видно из экспертного расчета. Для повышения содержания фосфора на эту величину необходимо внести на тяжелых почвах не менее 600 кг Р2О5/га. При условии, что это разовая (единовременная) доза внесения, а анализ почвы проведен не позже одного года после внесения.

Требования нормативных документов (ISO 11263:1994 и ДСТУ ІSO 11263-2001) к точности проведения анализа и получения точных данных обесцениваются отсутствием официальных группировок обеспеченности почв доступным для растений фосфором. Без корректно разработанной группировки почв невозможно объективно оценить их фосфатное состояние. Имеющаяся в литературе информация существенно различается между собой (табл. 3).

Кроме того, исследования, проведенные в ННЦ «Институт почвоведения и агрохимии имени А.Н. Соколовского» показали, что оценка плодородия почв по методу Олсена при использовании обеих систем оценки обеспеченности фосфором, как правило, не совсем совпадает с оценкой, полученной по данным других щелочных и солевых методов.

Были усовершенствованы группировки обеспеченности почв фосфором по методу Олсена. Теперь оценка обеспеченности почв фосфором по данному методу полностью совпадает с оценкой других “мягких” химических методов (Мачигин, рН 9.0; ЧангДжексон, фракция

Al-P — рН 8.5; Карпинский-Замятина, рН 5.8).

Таблица 3.

Группировки обеспеченности почв подвижным фосфором по методу Олсена, Р2О5, мг/кг

Группа обеспеченности фосфором   Источник Предлагаемая группа
Янишеский, 1996 Агрохимические методы исследования почв, 1975
Низкая < 11 < 25 < 18
Средняя 11-23 25-50 19-34
Повышенная 23-41 50-90 35-50
Высокая > 41 > 90 51-66
Очень высокая > 67

Кроме того, добавлена группа “очень высокая” обеспеченность фосфором. Это позволит более рационально использовать имеющиеся ресурсы. Оптимальное содержание доступного для растений фосфора для получения высоких стабильных урожаев лежит в границах группы «высокой» обеспеченности. Повышение содержания подвижного фосфора в почвах сверх оптимального уровня ведет к резкому снижению отзывчивости растений на внесение фосфорных удобрений.

Внесение высоких доз фосфорных удобрений на почвах, имеющих высокую щелочность, так же нецелесообразно по следующей причине: высокая щелочность (рНКСl — 8.0 или рНН2О — 8.5 и более) часто вызывается не только наличием карбонатов кальция, но и дополнительным присутствием соды. Последнее соединение довольно токсично и может негативно влиять на рост и развитие многих сельскохозяйственных культур, что резко снижает эффективность применяемых удобрений.

За основу была взята статья Христенко A.А., Иванова С.Е. — «ПРОБЛЕМА ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ДИАГНОСТИКИ ФОСФАТНОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ УКРАИНЫ», журнал «Питание растений» №2 2001 г., 125466 Россия, Москва, ул. Ландышевая, д. 12, пом. XVIIа.

Наши партнёры
офис в Ростове-на-Дону:
344012, г.Ростов-на-Дону,
ул. Юфимцева,10/1, оф.6
(863) 204-32-50