CC BY
173
УДК 631.4
А. В. Созинов, М. Ю. Горбунов
МЕТОДОЛОГИЯ МОНИТОРИНГА ПОДВИЖНЫХ ФОРМ АЗОТА И ФОСФОРА В ЧЕРНОЗЕМЕ ВЫЩЕЛОЧЕННОМ
ФГБОУ ВПО «КУРГАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ Т. С. МАЛЬЦЕВА»
A. V. Sozinov, M. Yu. Gorbunov METHODOLOGY OF MONITORING OF MOBILE FORMS OF NITROGEN AND PHOSPHORUS IN THE LEACHED BLACK SOIL FEDERAL STATE BUDGETARY EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER PROFESSIONAL EDUCATION «KURGAN STATE AGRICULTURAL ACADEMY BY T. S. MALTSEV»
Рассмотрена проблема отсутствия ГОСТов по подготовке почвы к агрохимическому анализу, использованию современной аналитической аппаратуры. Проиллюстрировано многообразие используемых методик определения подвижных форм азота и фосфора.
Ключевые слова: агрохимическое обследование почв, подвижные формы азота, подвижные формы фосфора, методы определения элементов питания, спектрофотометр.
Андрей Викторович Созинов
Andrey Viktorovich Sozinov кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Россия, 641300, Курганская область, Кетовский район, с. Лесниково, КГСХА
E-mail: savrey@ya.ru
Введение. Плодородие почв, находящихся в сельскохозяйственном использовании, характеризуется множеством показателей. Немаловажное значение среди них имеют агрохимические характеристики почвы, такие как содержание доступных растениям форм элементов питания.
Научно-методическое руководство и контроль качества агрохимического обследования почв осуществляет Всероссийский НИИ агрохимии Российской академии сельскохозяйственных наук (Федеральный закон от 16 июля 1998 г. № 101-ФЗ «О государственном регулировании обеспечения плодородия земель сельскохозяйственного назначения»). Агрохимической службой в процессе мониторинга почвенного плодородия определяется ряд агрохимических показателей, в который предусматривается включение дополнительных показателей - степени подвижности фосфора и калия, валового содержания азота, а также разовое определение валового содержания фосфора, калия, кальция, магния, серы и другие показатели.
При агрохимическом обследовании отбор проб почв производят в соответствии с ГОСТом 28168-89 [1]. Следующий этап, подготовка почвы к агрохими-
The problem of absence of state standard specifications on preparation of the soil for the agrochemical analysis and use of the modern analytical equipment is considered. The variety of used techniques of definition of mobile forms of nitrogen and phosphorus is illustrated.
Keywords: agrochemical inspection of soils, mobile forms of nitrogen, mobile forms of phosphorus, methods of definition of elements of a food, spectrophotometer.
Михаил Юрьевич Горбунов
Mihail Yurjevich Gorbunov
кандидат сельскохозяйственных наук,
доцент
E-mail: gorbunovmike@mail.ru
ческому анализу, в ГОСТе оговаривается недостаточно детально, в то время как результаты анализа почвы напрямую зависят от времени и температуры подсушивания почвы, от степени ее измельчения и очистки. Разнообразие почв на территории нашей страны привело к созданию целого ряда стандартов и методик для определения каждого питательного элемента. Так, для определения подвижного фосфора разработаны ГОСТ 26207-91 для почв лесотундро-северотаёжной, среднетаёжной и южнотаёжно-лесной зон [2]; ГОСТ 26209-91 - для почв Республики Саха (Якутия) [3]; ГОСТ 26204-91 - для почв лесостепной и степной зон [4]; ГОСТ 26205 - 91 для почв степной, сухостепной, полупустынной зон [5]. Для определения подвижных форм фосфора в торфяно-болотных почвах подготовлены методические указания.
Для выщелоченных черноземов Курганской области лимитирующим фактором при возделывании зерновых и зернобобовых культур обычно является содержание подвижного фосфора и нитратного азота. Обменным калием растения, в основном, обеспечены в достаточной степени. Таким образом, для мониторинга обеспеченности культур основными элемен-
Вестник Курганской ГСХА № 1, 2013 Агр°номия и афюкалоат 25
тами питания достаточно проводить количественное определение двух указанных элементов.
Основные методики анализа доступных форм азота и фосфора. Специфика поведения нитратного азота в почве такова, что контроль его наличия необходимо проводить ежегодно до посева. Поскольку нитратный азот находится в почвенном растворе, колебания его содержания в пахотном и подпахотном слоях в течение вегетационного периода довольно существенны и напрямую зависят от условий увлажнения. В связи с этим, данный показатель относится к показателям оперативного мониторинга и его определение направлено на выявление необходимости корректировки доз азотных удобрений.
Подвижные формы фосфора рекомендуется определять один раз в 5 лет при условии ежегодного применения хозяйством минеральных удобрений в количестве 60 кг действующего вещества на 1 га и более. В противном случае достаточно проводить такое определение через 6-7 лет [6].
Чтобы судить об обеспеченности растений почвенным азотом на момент взятия образцов почвы, нужно определить содержание нитратных и аммонийных форм его.
Определение содержания нитратного азота в таких почвах, как чернозёмы выщелоченные, рекомендуется проводить по методу ЦИНАО [7]. Сущность метода состоит в экстракции нитратных форм азота из почвы раствором хлористого калия, восстановлении извлеченных нитратов до нитритов гидразином в присутствии меди в качестве катализатора и фотометрическом определении их в виде окрашенного диазосоединения.
Существует ионометрический метод определения нитратов в почве [8], сущность которого состоит в извлечении нитратных форм раствором алюмокали-евых квасцов с массовой долей 1 % при соотношении массы пробы почвы и объёма раствора 1 : 2,5 и последующем определении нитратов в полученной вытяжке с помощью ионоселективного электрода. Для определения используются иономер или рН-метр. Однако у данного метода есть ограничение: он не применяется на почвах с массовой долей хлорид-иона в 50 раз превышающей массовую долю нитратов.
В то же время широко распространена методика определения нитратного азота, предложенная Грандваль-Ляжу. Сущность метода заключается в получении водной вытяжки, выпаривании и дальнейшем растворении осадка дисульфофеноловой кислотой, при этом образуется тринитрофенол, который в щелочной среде переходит в нитросоединение, окрашивающее раствор в желтый цвет. Интенсивность окраски зависит от количества нитратов и определяется фотометрически [9].
К подвижным азотным соединениям также от-
носится обменный аммоний. Для определения его содержания применяется метод ЦИНАО [10], основанный на экстракции обменного аммония из почвы раствором хлористого калия, получении окрашенного индофенольного соединения, образующегося при взаимодействии аммония с гипохлоритом и салици-латом натрия в щелочной среде и последующем фо-тометрировании окрашенного раствора.
Подвижные соединения фосфора в чернозёмах рекомендуется определять по методу Чирикова в модификации ЦИНАО [4]. Принцип метода заключается в извлечении подвижных соединений фосфора из почвы раствором уксусной кислоты концентрации 0,5 моль/дм3 при отношении массы почвы к массе раствора 1 : 25 и последующем определении фосфора в виде синего фосфорно-молибденового комплекса на фотоэлектроколориметре. Данная методика не применяется при анализе почвенных горизонтов, содержащих карбонаты.
В то же время на кафедре агрохимии Омского ГАУ разработан единый метод для определения в почвах черноземной зоны нитратного и аммонийного азота, подвижного фосфора и других элементов с помощью 2-процентной уксуснокислой вытяжки. Результаты, полученные при использовании такой методики, отличаются от стандартных: при анализе нитратного азота значения завышены, при анализе подвижного фосфора - занижены [11].
Используемые методики предполагают применение фотометрирования на фотоэлектроколориметре при длине волны 710 нм или используя красный светофильтр с максимумом пропускания в области 766-770 нм. Однако современная аппаратура позволяет проводить более точные определения. Так, при анализе содержания подвижных соединений фосфора по методу Чирикова в наших исследованиях был использован спектрофотометр LEKI SS1207, характеризующийся более высокой чувствительностью. Было установлено, что наибольшая чувствительность определений достигается при длине волны 880-900 нм [12].
Разнообразие стандартов и методик, а, следовательно, и разнообразие получаемых результатов, сводится к некоему единому показателю, обеспечивающему сравнимость результатов, так называемой шкале определения степени обеспеченности растений питательными элементами. Для территории с периодически промывным типом водного режима, к которой относится и Курганская область, рекомендуется проводить определение нитратного азота в корнеобитаемом слое 0-40 см, так как накопившиеся за осень-весну нитраты не вымываются в слои почвы, расположенные глубже 50 см. В связи с этим существует градация потребности растений в азотных удобрениях в зависимости от содержания нитратной формы азота в слое 0-40 см. Очень сильная по-
требность, если нитратной формы азота содержится от 0 до 5 мг/кг; сильная - от 5 до 10 мг/кг, средняя - от 10 до 15 мг/кг, слабая - от 15 до 20 мг/кг. Такого мнения придерживаются А. Е. Кочергин, Ю. И. Ермохин, Г. П. Гамзиков и другие [13].
В отличие от нитратного азота, подвижный фосфор практически не передвигается по почвенному профилю, в связи с чем наибольшее значение при оценке обеспеченности им растений имеет его содержание в слое 0-20 см. Группировка почв по обеспеченности растений подвижными соединениями фосфора по Чирикову следующая: меньше 20 мг/кг - обеспеченность очень низкая, от 20 до 50 мг/кг - низкая, от 50 до 100 мг/кг -средняя, от 100 до 150 мг/кг - повышенная, от 150 до 200 мг/кг - высокая, больше 200 мг/кг - очень высокая.
Несмотря на существование различных методик определения питательных элементов почвы, стандартные методики хорошо себя зарекомендовали. Классификации почв по обеспеченности растений элементами, построенные на основе стандартных методик, привычны и знакомы всем исследователям. В то же время широко распространенная методика определения нитратного азота Грандваль-Ляжу довольно проста и дает результаты, сходные со стандартным методом.
Предлагаемые некоторыми авторами вытяжки, отличные от стандартных, кроме преимуществ, имеют такой недостаток, как необходимость создания для каждой вытяжки своей шкалы обеспеченности растений элементами почвы. К тому же определение агрохимических показателей по разным методикам затрудняет обобщение результатов разных исследователей и усложняет сравнение результатов.
Урожайность культур зависит не только от обеспеченности питательными элементами. Огромное влияние оказывают множество факторов, в частности, погодные условия вегетационного периода. Так, несмотря на достаточное количество доступных форм азота, фосфора и других элементов, без необходимого количества воды в почве растение не в состоянии использовать эти элементы. Еще А. Т. Кирсанов писал, что «плодородие почвы не является функцией только химического состава, оно зависит и от физических её свойств, а также от биологических процессов, не говоря уже об агротехнике в широком смысле этого слова, которая в корне может изменить исходное плодородие почвы» [14].
Выводы. Разнообразие почв, находящихся в сельскохозяйственном использовании, привело к созданию целого ряда стандартов и методик определения агрохимических показателей, в частности, подвижных форм азота и фосфора. Для сравнения результатов, полученных по разным методикам, используются шкалы обеспеченности растений элементами питания, разработанные эмпирическим способом.
Отсутствует единый стандарт по подготовке образцов почвы к агрохимическому анализу, хотя методики этого важного этапа разработаны.
Указанная в ГОСТах аппаратура используется не одно десятилетие и морально устарела. Необходимо рассмотреть вопрос стандартизации современных приборов.
Список литературы
1 ГОСТ 28168-89 Почвы. Отбор проб.
2 ГОСТ 26207-91 Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО.
3 ГОСТ 26209-91 Почвы. Определение подвижных соединение фосфора и калия по методу Эгнера-Рима (ДЛ-метод).
4 ГОСТ 26204-91 Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Чирико-ва в модификации ЦИНАО.
5 ГОСТ 26205-91 Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Мачиги-на в модификации ЦИНАО.
6 Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2003. - 240 с.
7 ГОСТ 26488-85 Почвы. Определение нитратов по методу ЦИНАО.
8 ГОСТ 26951-86 Почвы. Определение нитратов ионометрическим методом.
9 Практикум по агрохимии: уч. пособие. - 2-е изд. / В. Г. Минеев, В. Г. Сычев, О. А. Емельянчик [и др.] / под ред. академика РАСХН В. Г. Минеева. -М.: Изд-во МГУ, 2001. - 689 с.
10 ГОСТ 26489-85 Почвы. Определение обменного аммония по методу ЦИНАО.
11 Ермохин Ю. И. Основы прикладной агрохимии: учеб. пособие. - Омск: «Вариант-Сибирь», 2004.
- 120 с.
12 Созинов А. В., Плотников А. М. Эмпирическое определение длины волны для анализа подвижного фосфора в почве методом спектрофотоме-трии // Россия. Земля. Крестьянство: мат. всероссийской Ильинской научно-практической конференции (12-13 ноября 2009 г.). - В 2-х томах.
- Курган: Изд-во Курганской ГСХА. - Т. 2. - С. 175-178.
13 Пискунов А. С. Методы агрохимических исследований. - М.: КолосС, 2004. - 312 с.
14 Кирсанов А. Т. Химические методы определения потребности почв в минеральных удобрениях // Труды Почвенного института им. В. В. Докучаева / под ред. А. Т. Кирсанова. - М.: АН СССР, 1935. - Т. 12. - 304 с.
