Анализ почвы — важный элемент управления питанием растений. Часть первая

Проведение регулярного анализа почвы является важным элементом управления питанием растений. Анализ почвы также используется как инструмент диагностики состояния и тенденции развития плодородия почвы во времени.  Его используют для измерения питательных веществ в почве, которые, как ожидается, станут доступными для растений. Однако анализ почвы не определяет общее количество питательных веществ в почве. Измерения общего содержания питательных веществ не является важными показателями для роста растений, поскольку только небольшая часть питательных веществ находится доступной для растений форме. Корни поглощают доступные для поглощения питательные вещества, как положительно, так и отрицательно заряженные ионы из почвы (Таблица 1).

Результаты анализа почвы (См. Рисунок 1) можно классифицировать по 3-ем категориям:

• низкий или «Да», т.е. добавление удобрений скорее всего увеличит рост растений и урожайность
• высокий или «Нет», т.е. добавление удобрения скорее всего не увеличит рост и урожайность
• средний или «возможно», т.е. добавление удобрения может увеличить рост и урожайность

Данная классификация  анализа почвы и подразделения на категории “да”, “нет” и “возможно” помогает пониманию пределов и выгоды при составлении рекомендаций по внесению питательных элементов.

ЗНАЧЕНИЯ АНАЛИЗА ПОЧВЫ 

Рисунок 1. Значение анализа почвы с вероятной реакцией культуры на урожайность на добавление питательных веществ. Повышение урожайности из-за добавления питательных веществ, возможно при низких значениях анализа почвы и маловероятен при высоких значениях.

Существует различная методология внесения удобрений в почву и различные рекомендации на основе одного и того же анализа почвы. Например, одна методология дает рекомендации по внесению питательных веществ только тогда, когда вероятна экономическая выгода от повышения урожайности. Напротив, другой практикой внесения питательных веществ является поддержание плодородия почвы. Поэтому внесение удобрений осуществляется путем внесения питательных веществ, выносимых урожаем. Питательные вещества вносятся, даже если уровень содержания этих питательных веществ в почве является достаточным.

Концентрация питательных веществ зависит от глубины плодородного слоя почвы, что влияет на результаты анализа почвы. Чтобы определить правильную глубину отбора проб, необходимо подумать над целью анализа почвы. Чтобы оценить потребность в удобрениях до посадки, проба грунта берется на глубине, где будет находиться большая часть корневой системы, данная глубина  обычно составляет от 15 до 30 см. 

Иногда используются поверхностные пробы на глубине 3 – 7 см для оценки потребности в удобрениях для многолетних культур, где удобрения вносятся  на поверхность почвы многократно. Для диагностики проблем в садах может потребоваться взятие проб на различных глубинах.

Большинство показателей почвы не изменяются в значительной степени из года в год. Однако некоторые почвы и условия окружающей среды вызывают колебания в измерениях, таких как pH и нитратного азота. Резкие изменения  показателей из года в год могут указывать на нерепрезентативный образец почвы или лабораторную ошибку. Если вы сомневаетесь в правильности интерпретации, отправьте новый образец или попросите лабораторию повторить анализ. Данная публикация содержит лишь общие рекомендации по интерпретации результатов испытаний почвы по каждому из важных составляющих элементов для роста растений.

Доступными для растения формами азота являются  нитрат (NO3—N) и аммоний (NH4+-N). Концентрация NO₃^—-N и NH₄⁺-N в почве зависит от биологической активности, и поэтому может колебаться с изменением таких факторов, как температура и влажность. Нитраты легко вымываются из почвы осадками и чрезмерным поливом. Анализ почвы может определить одномоментную концентрацию NO₃^—-N и NH₄⁺-N в почве, но не является достоверным  для оценки концентрации в будущем.

Невозможность точного подсчета NO₃^—-N в почве или поливной воде может привести к чрезмерному применению азотных удобрений. Правильный полив увеличивает эффективность использования азота и уменьшает выщелачивание нитратов.

Образцы почвы для анализа N необходимо держать в прохладном состоянии, они должны быть доставлены в лабораторию в день их сбора или отправлены с доставкой на следующий день. Если результаты не нужны сразу, образцы могут быть заморожены и отправлены позже.

Аммонийный азот (NH4⁺—N) 

Аммонийный азот обычно не накапливается в почве, так как температура почвы и условия влажности, подходящие для роста растений, также идеальны для трансформации NH₄-N в NO₃-N. Концентрации аммонийного азота 2-10 мг/кг является стандартной. Уровни NH₄-N в почве выше 10 мг/кг могут возникать в холодных или очень влажных почвах, когда почва содержит азот из недавно внесенного удобрения, когда рН почвы является высоким или низким и когда растворимые соли (измеренные по электропроводности) высоки.

Нитратный азот (NO₃—N)

Нитратный азот подвижен в воде (H2O) и  его трудно определить и интерпретировать. Нитрат перемещается с водой, когда количество осадков превышает испарение, обычно в период с ноября по апрель. Следовательно, нитрат, оставшийся в почве после сбора урожая, может выщелачиваться зимними дождями, загрязняя поверхностные и грунтовые воды. Ситуации, при которых для принятия решений о внесении азотных удобрений на основании анализа почвы, ограничены. Его внесение должно быть тщательно выверено, чтобы соответствовать стадиям развития растений и для снижения потребности в удобрениях. Например, среднесуточное измерение содержания нитрата в почве используется для производства силоса и сладкой кукурузы.

Определение нитрата в почве после уборки урожая может использоваться в некоторых системах земледелия для определения, не будет ли внесение азота чрезмерным (удобрения, поливная вода, органика). Интерпретация анализов нитратов в почве после уборки является специфической для сельскохозяйственных культур. Если уровень нитратов после сбора урожая находится на постоянно высоком уровне, необходимо  количество вносимых азотных удобрений в будущий вегетационный период.

В засушливых районах нитрат почвы оценивается путем измерения NO₃-N, обычно с шагом в 30 см на глубину от 60 до 150 см. Азот, измеренный с помощью этого теста, используется для определения нормы внесения азотных удобрений. Для каждой культуры используется своя глубина выборки и метод расчета нитратного азота, которые могут подсказать специалисты по управлению питательными веществами. 

Общий азот

Общий анализ азота определяет его во всех органических и неорганических формах. Общий азот не указывает на доступный для растений N и не является суммой NH₄-N + NO₃-N. Общее количество азота не используется для принятия решений и рекомендаций по удобрениям.

Только от 1 до 4% от общего количества азота становится доступным для растения  (преобразуется с помощью микробной активности из органической формы в неорганическую) в течение вегетационного периода. 

Фосфор (P) 

Рекомендации по внесению фосфорных удобрений основываются на доказанной взаимосвязи между урожайностью и извлекаемым растениями фосфатом из почвы. Исследование почвы являются показателем доступности фосфора (низкий, средний, высокий, избыток). При интерпретации анализа почвы по фосфору вы должны знать о предыдущих методах внесения фосфора. Фосфор относительно неподвижен в почве. Если фосфор применяется в виде внесения полосой удобрения, концентрации фосфора могут сохраняться там, где пролегает такая полоса, что затрудняет интерпретацию анализа. Частота внесения фосфора, необходимая для исправления дефицита фосфора, варьируется в зависимости от свойств почвы и выращиваемого урожая. Доступность фосфора уменьшается в холодных влажных почвах. Во многих ситуациях внесение фосфора полосой более эффективно, чем метод разбрасывания по всей поверхности, особенно когда концентрация фосфора в анализе являются низкой.

Внесение фосфора обычно не рекомендуется, когда результаты анализа являются высокими или слишком высокими. Высокое содержание в почве фосфора в сочетании с его вымыванием из почвы в поверхностные воды может вызвать чрезмерный рост растительности и навредить водной экосистеме.

Катионы: калий, кальций и магний

Из трех основных катионов (калий, кальций и магний) калий требует наибольшего внимания при управлении.

Калий (K) 

Чрезмерный уровень калия в почве может привести к повышению уровня K в травяных культурах, что может нанести ущерб здоровью животных. И наоборот, очень низкие уровни К в почве могут уменьшить рост растений. 

Кальций (Ca)

Дефицит кальция обычно встречаются только на очень кислых почвах. Он может быть исправлен путем известкования почв карбонатом кальция (CaCO3). Кальций редко бывает недостаточным, если рН почвы находится в пределах нормы.

Mагний (Mg)

Дефицит магний в кислых почвах может быть скорректирован путем известкования доломитовой известью (карбонат кальция магния [CaCO3-MgCO3]). Если рН почвы находится в пределах нормы, магний можно внести  виде соли Эпсома (MgSO₄) или в виде сульфата калия-магния (K2SO4 · 2MgSO4).

Сульфаты — сера (SO4–-S) 

Растения поглощают серу в форме сульфата. В районах с высоким уровнем осадков сульфаты легко выщелачивается, а анализ почвы плохо коррелируется с ростом растений. Анализ почвы на определение концентрации сульфатов может быть полезен в засушливых регионах. Поливная вода может содержать значительные количества сульфата-серы. Для диагностики дефицита серы полезным может быть анализ растительной ткани, особенно для определения соотношения азота и серы (N: S). 

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ

Дефицит других микроэлементов в отличие от бора и цинка, встречается редко. Доступность большинства микроэлементов снижается по мере увеличения рН (за исключением молибдена, который становится более доступным по мере увеличения рН). Дефицит микроэлементов редко возникает, когда рН почвы ниже 6,5.

Анализ почвы на наличие микроэлементов кроме бора и цинка, рекомендуется только при подозрении на дефицит. Если вы подозреваете дефицит питательных микроэлементов, то лучшим диагностическим инструментом является анализ растительной ткани. Анализ почвы помогает определить, какую норму внести.

Бор (B) 

Такие сельскохозяйственные культуры, как люцерна, столовая свекла, капустные культуры, ягоды и корнеплоды, положительно реагируют на внесение борных удобрений на болотных почвах. Плодовые деревья и люцерна являются примерами культур, чувствительных к низким уровням бора.

В то время как низкие уровни бора могут ограничивать рост растений, высокие концентрации могут быть токсичными. При внесении бора в почву вносите его равномерно по всей поверхности и тщательно перемешивайте его с почвой. 

Цинк (Zn)

Для большинства культур для определения концентрации цинка выше 1,5 мг/кг используется метод экстракции DTPA. Кукуруза, фасоль, виноград, хмель, лук и лиственные плодовые деревья особенно чувствительны к низким уровням цинка в почве. Стандартной нормой внесения сульфата цинка обычно составляет от 5 до 15 кг Zn на га. 

Медь (Cu)

Концентрация меди выше 0,6 мг/кг определяется с использованием метода экстракции DTPA. Дефицит меди крайне редкое явление, независимо от результатов анализа почвы. Обычное внесение меди в минеральную почву может вызвать токсичность. 

Maрганец (Mn)

Адекватность анализа почвы на марганец зависит от культуры. Обычно марганец в пределах диапазона 1 – 5 мг/кг определяется при помощи метода извлечения DTPA. Дефицит марганца обычно возникает только при рН почвы 8,0 или выше. 

Токсичность марганца встречается в кислой почве чаще, чем дефицит Mn. Чеснок и лук являются наиболее чувствительными культурами. Токсичность марганца вызывает неполное заполнение чесночных луковиц, когда рН почвы ниже 6,5. Напротив, рост и выход пшеницы не ограничиваются Mn, пока рН почвы не снижается до 5,2.

При диагностике дефицита или токсичности Mn следует проверить рН почвы и концентрацию Mn в анализе почвы.

В щелочных почвах подкисление области рядом с внесенной полосой удобрений или гранул, может увеличить доступность Mn. Эти подкисленные микрозоны могут снижать дефицит Mn, который иногда встречается на почвах с высоким pH.

Железо (Fe)

Проводить анализ почвы на определение концентрации железа в почве не рекомендуется. Большинство методов испытаний не различают формы железа и поэтому малоприменимы для питания растений.

Дефицит железа редко встречаются в кислых почвах. В тех случаях, когда он присутствует, он часто связаны с растениями, адаптированными к кислым почвам, таким как голубика, азалия или рододендроны, растущие на почве с слишком высоким рН. Подкисление почвы элементарной серой обычно корректирует дефицит железа для этих растений.

Соли железа (такие как сульфат железа), внесенные в щелочную почву, остаются недоступными для растений достаточно долго, чтобы стать эффективным источником данного элемента для растений. Хелатные минеральные удобрения более эффективны для щелочных почв, чем неорганические удобрения. Снижение рН почвы для увеличения доступности железа не является экономически целесообразным решением. Однако добавление подкисляющих материалов, таких как элементарная сера в смеси удобрений, может подкислять микрозоны рядом с удобрениями и увеличивать его доступность. 

Молибден (Mo)

Для большинства лабораторий концентрация молибдена в почве слишком низка для ее определения. Дефицит молибдена встречается редко. Симптомы дефицита молибдена на бобовых, получаемый на кислой почве, выглядит как хлороз или дефицит азота. В этой ситуации применение извести обычно увеличивает рН почвы и регулирует снижение хлороза.

Хлориды (Cl–) 

Анализ почвы на хлориды не является обычной практикой, и для интерпретации его результатов собрано мало данных. Пшеница иногда положительно реагирует на внесение хлоридов. Хлориды поставляются с поливной водой и из органических источников, таких как навоз и компост.

Внесение хлорного удобрения может происходить опосредованно, когда хлорные соли используются для подачи калия или магния. Например, применение 45 кг хлорида калия (хлорид калия [0-0-60]) содержит 25 кг К₂O и 20 кг Cl.

Натрий (Na)

Натрий не является необходимым элементом для роста растений. Высокий уровень натрия отрицательно влияет на структуру почвы, проницаемость почвы и рост растений.

Высокий уровень натрия может накапливаться естественным путем или может быть результатом орошения водой с высоким содержанием натрия. Рекультивация включает установление дренажа с последующим применением гипса и выщелачивание водой с низким содержанием натрия.

Растворимые соли 

Проблемы с растворимыми солями обычно проявляются в засушливых регионах. Почвы с высоким содержанием растворимых солей называются засоленными почвами. Почвы с высоким содержанием натрия называются натриевыми. Солено-натриевые почвы содержат высокую концентрацию, как растворимых солей, так и натрия. О проблемах управления солено-натриевых почвы мы поговорим в нашей следующей рассылке.

Поскольку соли легко перемещаются с водой, проблемы с солями могут носить временный характер. Соли могут выщелачиваться до или после проведения анализа почвы. Поэтому низкие значения солей не всегда исключают солевую токсичность, как причину проблем.

Чувствительность к солям сильно различается по видам растений. Особенно чувствительны к высоким концентрациям солей саженцы. Высокие соли могут препятствовать прорастанию семян. Излишки удобрений и плохое качество оросительной воды также  являются источниками солей.

ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО ИЛИ ПОЧВЕННЫЙ УГЛЕРОД 

Интерпретация 

Органическое вещество (ОВ) в почве является заменителем почвенного углерода и измеряется как общий показатель, характеризующий состояние почвы. При наблюдении в течение нескольких лет он дает понимание, улучшается или ухудшается качество почвы. Почвенное содержание ОВ важно для широкого спектра химических, физических и биологических свойств почвы. По мере увеличения содержания ОВ в почве, так же увеличивается и емкость катионного обмена, содержание общего количества азота в  почве и улучшаются другие характеристики почвы, такие как водоудерживающая способность и микробиологическая активность. По мере увеличения ОВ также увеличивается способность поглощать и снижать эффективность многих примененных гербицидов.

ОВ в почве находится в равновесии с климатом, минеральным составом почвы и окружающей средой, поэтому способность почвы аккумулировать органическое вещество ограничено. Почва с 2% ОВ не сможет увеличиться до 10% при обычной практике ведения сельского хозяйства или садоводства. Даже 2% увеличение содержания ОВ в почве (например, с 1 до 3 % или с 4 до 6%) считаться большим изменением, и даже максимально возможным для большинства ситуаций. OВ в почве может увеличиться более чем на 2 процента в садах или на площадях, которая получает большое количество компоста или других органических остатков.

Содержание ОВ в почве не является количественной характеристикой способности почвы поставлять доступный азот для роста растений, даже если почва с большим количеством ОВ содержит больше азота. Время и количество доступного азота, выделяемое из органического вещества почвы, зависят от температуры почвы, влажности и многих других факторов управления почвой. Лаборатории, которые оценивают доступный для выращивания азот, основанный на количестве ОВ в почве, обычно не имеют соответствующих данных для подтверждения своих оценок.

Емкость катионного обмена (CEC) 

Емкость катионного обмена является мерой способности почвы удерживать и выделять такие элементы, как К, Са, Мg и Na. Почвы с высоким содержанием глины и/или органического вещества имеют высокую емкость. Песчаные почвы с низким содержанием органических веществ имеют низкую емкость. Емкость катионного обмена почвы  является относительно постоянным показателем, поэтому нет необходимости в его повторных анализах.

Емкость катионного обмена используется для оценки количества элементарной серы, необходимой для подкисления почвы. Подкисление почвы иногда необходимо при производстве голубики или в питомниках таких растений как рододендроны и красный клен. 

Насыщенность почвы основными катионами (базовое насыщение) 

Базовое насыщение это процент емкости катионного обмена, которую занимают основные катионы  (кальций, магний,  калий и натрий) при текущем рН почвы. Базовое насыщение и емкость катионного обмена являются почти эквивалентными величинами, при рН почвы около 7 базовое насыщение составляет 100%. Кислая почва при рН почвы около 5 имеет базовое насыщение около 50%.

Поскольку базовое насыщение почвы является просто косвенным выражением рН почвы, данная величина не требуется для определения внесения рекомендаций по удобрениям или извести. В кислых почвах базовая насыщенность и рН почвы изменяются одновременно. Известкование увеличивает базовую насыщенность катионами и pH почвы. Внесение серы уменьшает базовую насыщенность и pH почвы. Базовое насыщение не является полезной величиной для щелочных почв, потому что оно равно или превышает 100%.

По материалам публикации «Руководство по интерпретации анализа почвы», ЕС1478, Орегонский государственный Университет  https://catalog.extension.oregonstate.edu/ec1478