Реферат з географії на тему: ВПЛИВ ТРИВАЛОГО ЗАСТОСУВАННЯ ДОБРИВ ТА ВАПНА У СІВОЗМІНІ НА РОДЮЧІСТЬ ҐРУНТУ

ВИНАРІВСЬКИЙ ЗАКЛАД ЗАГАЛЬНОЇ СЕРЕДНЬОЇ ОСВІТИ І-ІІ ступенів – ЗАКЛАД ДОШКІЛЬНОЇ ОСВІТИ СТАВИЩЕНСЬКОЇ СЕЛИЩНОЇ РАДИ БІЛОЦЕРКІВСЬКОГО РАЙОНУ КИЇВСЬКОЇ ОБЛАСТІ

Реферат з географії

На тему: ВПЛИВ ТРИВАЛОГО ЗАСТОСУВАННЯ ДОБРИВ ТА ВАПНА У СІВОЗМІНІ НА РОДЮЧІСТЬ ҐРУНТУ

                                                         Виконала: вчитель географії

                                                                Реклізон Світлана

 Миколаївна

                                      Зміст.

1.1 Гумус – інтегральний показник родючості ґрунту………

          1.2 Значення добрив у формуванні ефективної родючості ґрунту………………………………………………………………

1.1. Гумус – інтегральний показник родючості ґрунту

На рівень родючості ґрунтів впливає багато чинників, число яких сягає декількох десятків, а їх загальна характеристика можлива тільки через комплексну оцінку рівня родючості ґрунтів [155].

Багато вчених родючість ґрунту оцінюють переважно за вмістом гумусу [84]. Відомо, що з гумусовими речовинами пов’язані такі показники і властивості ґрунту як структурний та фізичний стан, біохімічна активність, буферні властивості та реакція середовища ґрунту, а також фізичні, фізико-хімічні, біологічні властивості, що забезпечують сприятливе протікання ґрунтових процесів і адаптацію культурних рослин та їх продуктивність у цілому. Саме тому при оцінці гумусового стану відбувається і оцінка цілого ряду ґрунтових характеристик, які, в свою чергу, обумовлюють родючість ґрунту [82, 83].

В системі управління родючістю ґрунту значна роль відводиться регулюванню вмісту гумусу, як інтегрального показника рівня родючості.

На сьогодні проведено значну кількість досліджень, які відображають ті чи інші аспекти впливу різних систем удобрення на властивості ґрунту та його родючість у цілому.

Так, згідно С.Р. Ковальовою і А.А Танасіенко [105] рівень родючості та окультуреності ґрунту залежить від кількісного вмісту в ньому гумусу, що визначає напрям процесу ґрунтоутворення і є одним із важливих факторів родючості ґрунту, обумовлює його водний, повітряний і поживний режими.

Якщо в часи В.В. Докучаєва (1882) в ґрунтах України вміст гумусу становив 4,17%, то в 1961 – 3,64%, а в 1981 – 3,32%. У цілому за 100 років втрати його в ґрунтах Полісся становлять 18,9% у Лісостепу – 21,9%, у Степу – 19,5%, а середньорічні втрати гумусу на Поліссі досягли 0,18 т/га, у Лісостепу – 0,37 т/га, Степу – 0,3 т/га, що пов’язано з інтенсифікацією земле­робства та незбалансованістю живлення рослин [140].

Л.І. Ворона, О.І. Мислова [36] своїми дослідженнями підтвердили думку, що за органо-мінеральної системи удобрення вміст гумусу в ґрунті зростає.

Згідно Т.Н. Кулаковської, Л.І. Костюкевича [124] і В.Д Калініна [152] внесення органічних добрив перешкоджає втратам гумусу та підвищує його запаси в орному шарі ґрунту.

Покращання всього комплексу фізичних та фізико-хімічних властивостей під впливом органічних добрив сприяє збереженню і підвищенню родючості ґрунту та продуктивності сільськогосподарських культур [146].

Експериментальні дані, одержані в різних грунтово-кліматичних умовах однозначно свідчать, що систематичне застосування органічних добрив, а також поєднання органічних добрив із мінеральними, сприяє збільшенню запасів гумусу в ґрунті [84, 142, 148]. При цьому мінеральні добрива в поєднанні з гноєм проявляють значний позитивний вплив на родючість ґрунту в цілому [49, 142].

До втрат гумусу призводить також зменшення обсягів вапнування кислих ґрунтів та незбалансоване внесення добрив. Розрахунки показують, що за останні 20 років темпи втрат гумусу ґрунтами України зросли в 3,2 рази порівняно з попереднім періодом [16].

За узагальненими даними дія мінеральних і органічних добрив на вміст гумусу та інші агрохімічні показники більш чітко проявляється на слабогумусних ґрунтах. Аналіз накопичення гумусу в окультурених ґрунтах порівняно з ґрунтами – аналогами (під лісом або перелогом) показує, що дерново–підзолисті ґрунти легкого гранулометричного складу суттєво реагують на внесення мінеральних добрив і вапнування. При цьому втрати гумусу ґрунтом тим більші, чим вища кислотність ґрунтового розчину і менший вміст дрібнодисперсних фракцій гранулометричного складу [56].

Найважливішою і найбільш характерною частиною ґрунтового гумусу є гумінові кислоти, яким належить формування цілого ряду властивостей ґрунту [15, 135].

Незважаючи на свої маленькі розміри (менше 0,002 мм), частки гумусу мають сильний негативний електричний заряд, що збільшує катіонний обмін ґрунту. Ця природна властивість поліпшує родючість ґрунтів, тому що катіонний обмін збільшує утримання корисних для живлення рослин катіонів, таких як кальцій, магній, калій, натрій і аміак [116].

Характерною особливістю гумусу дерново-підзолистих ґрунтів є переважання в його складі фульвокислот над гуміновими. Визначається це кліматичними умовами і властивостями ґрунтоутворюючих порід [6].

За даними Л.Л Величка [27] та Л.І. Нікіфоренка, О.І. Предка [177] окультурення бідних на гумус ґрунтів шляхом сумісного застосування органічних і мінеральних добрив у більшості випадків супроводжується збільшенням частки гумінових кислот і зниженням агресивних фульвокислот із розширенням співвідношення Сгк:Сфк.

Так, у дослідженнях проведених на дерново-підзолистих ґрунтах показано, що внесення 80 т/га гною і N₂₂ Р₁₆ К₂₄ сприяло збільшенню вмісту гумусу на 0,29%. При цьому в складі гумусу збільшувалась доля гумінових кислот. Співвідношення їх до фульвокислот стало 0,63 проти 0,49 на контролі [5].

В дослідженнях О. Качмар [101] проведених на ясно-сірих опідзолених осушених ґрунтах, внесення 20 т/га гною на фоні мінеральних добрив підвищувало вміст рухомих форм основних елементів живлення -лужногідролізного азоту до 10,11 - 10,82; рухомого фосфору - 16,97 -17,89 і обмінного калію - 12,18 - 13,80 мг на 100 г ґрунту, вміст загального гумусу при цьому зріс з 1,44 до 1,63%.

Органічні добрива в поєднанні з мінеральними знижують негативну дію мінеральних добрив і в ґрунті складаються сприятливіші умови для нагромадження гумусу. Ряд робіт свідчать про те, що сумісне внесення органічних і мінеральних добрив у більшій мірі підвищує вміст органічної речовини в ґрунті, ніж використання лише мінеральних добрив, або одних органічних [65, 67]. Такий агрозахід сприяє також накопиченню загального гумусу та значною мірою його рухомої частки, що є перевагою як у процесах окультурення ґрунту, так і в підвищенні продуктивності культур сівозміни [69].

За даними Ф.І. Левіна та Є.А. Денисової [132] позитивна зміна гумусного стану ґрунту під впливом добрив зростає в такому порядку: повне мінеральне добриво - гній - гній сумісно з повним мінеральним добривом.

На вапнованих ґрунтах складаються сприятливіші умови для новоутворення гумусових речовин і більшою мірою виявляється позитивна роль сівозміни у поліпшенні якісного стану органічної речовини. Крім того, зменшується абсолютний розмір лабільної частини органічної речовини ґрунту. В дослідах [31] позитивний ефект одержано від сумісної дії сівозміни, органічних і мінеральних добрив на фоні вапнування. У цьому випадку продуктивність рослин була максимальна.

Дані досліджень проведених П.В. Карнафелем [94] свідчать про можливість свідомого регулювання вмісту загального гумусу в ґрунті при використанні органічних добрив і хімічної меліорації. В його дослідженнях при поєднаному внесенні середніх і високих доз гною і мінеральних добрив вміст гумусу підвищується на 0,10 - 0,24%.

Отже, гумус є надзвичайно важливим компонентом ґрунту, від вмісту якого у значній мірі залежать не тільки врожайність сільськогосподарських культур, але й протікання всіх ґрунтових процесів, екологічний стан і продуктивність ґрунтів, тобто гумус є джерелом збереження та відтворення родючості ґрунту.

1.2. Значення добрив у формуванні ефективної родючості ґрунту

Серед усіх елементів живлення, що необхідні для росту та розвитку рослин, основна роль належить азоту, фосфору, калію [68, 87, 109]. Кожний з вищезгаданих елементів виконує особливу фізіологічну функцію у живленні рослин і не може бути замінений іншим. При нестачі одного з них порушується обмін речовин у життєдіяльності рослин, погіршується засвоєння інших елементів.

Під впливом азотних добрив рухомість азоту ґрунту, як правило, зростає. В результаті цього підвищується його доступність рослинам [119].

Встановлено, що пшениця озима використовує із амонійно-нітратних і амонійних форм мінеральних добрив лише 22 - 36% внесеної дози азоту. При цьому втрати азоту (переважно за рахунок денітрифікації) з ґрунтів суглинкового гранулометричного складу складають 25-30% від внесеного. Значно зменшуються ці втрати за рахунок збагачення ґрунтів фосфором і калієм, поєднання мінеральних добрив з органічними та оптимізації строків і способів їх внесення, посівів проміжних культур, застосуванням інгібіторів нітрифікації.

Запаси і форми фосфору в ґрунті залежать від ґрунтотворної породи, ступеня її вивітрювання і вмісту в ґрунті органічної речовини [57].

Мінеральні сполуки фосфору (на даний час виділено та ідентифіковано понад 200 видів)  в ґрунті представлені, в основному, солями ортофосфорної кислоти. Мінеральні фосфати є основним джерелом, що поповнюють запаси розчинних і засвоюваних рослинами сполук фосфору, до складу яких відносяться різноманітні форми, що приймають участь у динамічній рівновазі між твердою фазою і ґрунтовим розчином. У ґрунтовому розчині підтримується певна їх концентрація, яка зумовлена властивостями твердої фази ґрунту. Ступінь доступності мінеральних фосфатів залежить від хімічних, фізико-хімічних, фізичних властивостей даного типу ґрунту, сезонної динаміки його водного, повітряного й теплового режимів, біологічної активності, особливостей вирощуваних культур та ін.

За ступенем участі в фосфорному живленні рослин мінеральні фосфати ґрунту поділяються на три групи:

•                   фосфати ґрунтового розчину, повністю доступні рослинам;
•                   фосфати, осаджені або адсорбовані на поверхні твердих фаз, здатні в певних умовах , зокрема при зміщенні фосфатної рівноваги між твердими і рідкими фазами ґрунту (при виносі фосфору рослинами, внесенні фосфорних добрив) переходити шляхом самодифузії в ґрунтовий розчин. Ця фракція фосфору характеризує загальну кількість, запас рухомих фосфатів ґрунту, його фосфатну ємкість і є  резервом ґрунтових фосфатів, розрахованим на довготривале забезпечення рослин цим елементом;
•                   важкорозчинні фосфати, зв’язані з мінеральним скелетом ґрунту і первинними та вторинними мінералами. Дана фракція є резервом, що поповнює запаси фосфатів поверхні твердих фаз ґрунту. Мобілізація цих запасів дуже поступовий, повільний процес, що проходить зі швидкістю вивітрювання ґрунтових мінералів і  тому практичного значення для живлення рослин не має [54].

Окрім мінеральних сполук ще одним важливим джерелом поповнення ґрунтового розчину фосфором є фосфорорганічні сполуки. Кількість органічного фосфору в ґрунті тісно пов’язана з вмістом органічної речовини. Коефіцієнт кореляції між ними складає більше 0,90. Утворення і нагромадження органічного фосфору проходить, в основному, внаслідок біологічного кругообігу, в меншій мірі – абіотичних факторів і представлене двома групами сполук: продуктами гумусоутворення (фосфогумусові специфічні сполуки), і біологічного синтезу (сполуки індивідуальної природи, неспецифічні органофосфати – фосфоліпіди, нуклеїнові кислоти та ін.). Вміст органічного фосфору знаходиться в прямій залежності від кількості гумусу в ґрунті. Співвідношення С:Р_орг характеризує лабільність і структурну організацію органічних фосфатів. Із зниженням цього показника і підвищенням рН зменшується кількість фосфорстійких органічних сполук, і, навпаки, при широких значеннях С:Р_орг утворюються більш стійкі важкогідролізні сполуки. Найвищий вміст органофосфатів сконцентровано в перегнійно-акумулятивних горизонтах ґрунтів і з глибиною закономірно понижується.

Поряд із процесами стабілізації і іммобілізації, направленими на збереження і підвищення органічного фосфору, в ґрунті проходять і процеси їх мінералізації, які здійснюються групою гідролітичних ферментів – фосфогідролазами, найбільший ферментативний розпад проходить у ризосфері коренів рослин. Активність фосфогідролітичних ферментів характеризує активність біохімічних процесів мобілізації органічного фосфору ґрунту [10].

При гострій потребі мінеральних фосфатів у ґрунтах рослини здатні засвоювати деякі фосфорорганічні сполуки (нуклеїнові кислоти, фітин та ін.) без попередньої їх мінералізації, гідролізу [19, 121].

Вчені І.П. Дерюгін, В.В. Прокошев [74], Т.Н. Кулаковська [125], та Л.А. Лебедєва [129] відмічають, що доступність ґрунтових фосфатів рослинам залежить від кислотності ґрунту, вмісту гумусу, ємкості вбирання основ, а також біологічних особливостей вирощуваних сільськогосподарських культур і сортів, кількості вологи, температури ґрунту.

Більшість вчених вважають, що основну роль у процесах перетворення і поглинання фосфору добрив відіграє наявність у ґрунті півтораокислів та гідроокислів металів. Реагуючи з ними фосфор добрив переходить у фосфати кальцію, алюмінію, заліза – сполуки різного ступеня розчинності і доступності рослинам [9].

Важливе місце в загальному циклі перетворення фосфору в ґрунті займає його вертикальна міграція. В зв’язку з тим, що фосфор у ґрунтах представлений важкорозчинними сполуками кальцію, алюмінію, заліза, а внесені водорозчинні фосфати в значних кількостях досить міцно фіксуються твердою фазою, вважається, що цей елемент є малорухомим у межах ґрунтового розрізу [121].

При спостереженні за міграцією речовини в ґрунті за допомогою мічених атомів і лізиметрів рідко вдавалося помітити істотне переміщення фосфору за профілем ґрунту. В дослідах із міченим Р³², як правило, мітку не знаходили глибше 10 см від зони внесення [98].

Поряд із цим, наводяться дані про те, що фосфор все ж мігрує по профілю і на цей процес суттєво впливає механічна дія на грунт: переорювання, змив, переміщення з найдрібнішими глинистими частинами, а також ріст кореневої системи рослин [55]. За даними А.Д.Фокіна та ін [42, 51, 62], значна кількість рухомого фосфору в нижній частині профілю дерново-підзолистих ґрунтів є наслідком великої міграційної здатності фосфатів, зв’язаних із фульфатними сполуками. Міграція останніх виявилась у 3-6 разів вищою, ніж мінеральних фосфатів. Немаловажну роль у цьому процесі можуть відігравати і мінеральні комплексні сполуки фосфатів. Про те, що фосфор пересувається в ґрунті свідчать і дані багаточисельних дослідів із добривами.

Так, у дослідженнях С.Е Дегодюка та ін. [70] показано, що міграційні процеси, пов’язані з переміщенням різних груп фосфатів у нижні шари ґрунту, відмічені до глибини 0-40 см із помітним посиленням їх за мінеральних і послабленням – за органічних систем удобрення.

Визначальну роль у збагаченні нижніх горизонтів ґрунту рухомими фосфатами відіграють сільськогосподарські культури, оскільки, їх коріння сягає значно глибше орного шару. Воно спочатку мобілізує і перетворює мінеральні фосфати в органічні, а потім, мінералізуючись, поповнює запаси мінеральних фосфатів. Крім того, тривале систематичне застосування мінеральних та органічних добрив змінює концентрацію ґрунтового розчину, що може спричинити перерозподіл вже існуючого фосфорного запасу різних шарів ґрунту в бік підвищення його форм [42]. 

Фосфатний режим ґрунтів визначається розчинністю фосфатних сполук ґрунту і внесених добрив. При цьому фосфатна рівновага в ґрунтовому розчині може змінюватися під впливом складу фосфатів твердої фази, процесів адсорбції і десорбції, синтезу і розпаду органічних і мінеральних сполук, дії рослин і життєдіяльності мікроорганізмів [130].

Основним джерелом поповнення фосфат-іонів у ґрунтовому розчині є систематичне або разове внесення добрив. Характер перетворення фосфору добрив, склад і властивості фосфатів, у які він перетворюється, залежить, головним чином, від кислотності ґрунтового розчину, мінералогічного і гранулометричного складу, вмісту органічної речовини і інших властивостей ґрунту [10, 121].  

Відомо, що використання фосфору з мінеральних добрив у рік внесення коливається у межах від 7 до 20%, а з органічних від 14 до 25% [75].

Дослідження показують, що за систематичного застосування добрив у ґрунті зростає валовий вміст фосфору [62]. Однак, серед дослідників немає єдиної думки про те, за рахунок яких форм фосфорних сполук поповнюються валові запаси цього елемента. Так, за даними [31, 70, 75], за систематичного застосування фосфорних добрив збільшується вміст у ґрунті як мінерального, так і органічного фосфору.

Е.А. Бабаріна [11] встановила, що в більшості досліджуваних ґрунтів збільшення запасів валового фосфору проходить за рахунок мінеральних його форм. Деякі дослідники [113] також вважають, що в результаті внесення фосфорних добрив ґрунт збагачується мінеральними формами фосфорних сполук, вміст органічного фосфору при цьому або зовсім не змінюється, або підвищується дуже мало.

Розрахунки Н.К. Колянди [111] показують, що на дерново-підзолистих ґрунтах із збільшенням або зменшенням валового вмісту Р₂О₅ на 1 мг/100 г ґрунту кількість мінеральних фосфатів збільшується або зменшується в середньому на 0,81 мг, а органічних – тільки на 0,17 мг/100 г ґрунту.

Характерною особливістю сірих лісових ґрунтів є переважання вмісту мінеральних фосфатів над органічними [42]. 

Відомо, що основним джерелом живлення рослин фосфором є мінеральні форми його сполук. Bache і Rogers [313] дослідили, що вміст мінерального фосфору добре корелює з урожаєм: коефіцієнт кореляції становив 0,869, а коефіцієнт кореляції органічного фосфору дорівнював тільки 0,36. Smith [324] встановив, що рослини використовують головним чином фосфор, який витягується із ґрунту почерговими витяжками NH₄Cl, NH₄F, NaOH, H₂SO₄ (за методом Чанга-Джексона в модифікації Аскіназі та ін.).

Згідно Б.С. Носка [158] протягом року фосфор добрив може  використовуватися лише на 10-30%, а ґрунт на протязі цього часу може увібрати 30-69% внесеного фосфору добрив. За Б.С. Носком [158], рослини використовують із загальної кількості внесеного фосфору, у перший рік не більше 20%, а 80% його залишається в ґрунті.

У своїх дослідженнях А.М. Малієнко, П.І. Витриховський, Н.М. Татаріко [151] встановили, що коефіцієнт використання фосфорних добрив у значній мірі залежить від застосування інших елементів живлення. Так, при внесенні азоту використання рослинами фосфору добрив зростало з 5,2 - 7,6% до 11,4 - 28,5%. А застосування крім азоту калію збільшує цей коефіцієнт до 30%.

При систематичному внесенні органічних і мінеральних добрив утворюється позитивний баланс фосфору (його надходження з добривами перевищує винос із урожаєм), за рахунок чого в ґрунтах поступово накопичується значна кількість так званих залишкових фосфатів, які відрізняються від природних запасів більшою рухомістю і забезпечують високу післядію.

Не використаний рослинами в перший рік фосфор добрив переходить у типові для певних видів ґрунтів сполуки, але при цьому більша частина його залишається в доступній для рослин формі.

У міру підвищення фосфатного рівня ґрунтів їх здатність до вбирання і перетворення в недоступні форми фосфору знижується.

Кількість так званих “залишкових” фосфатів ґрунту визначається перш за все, вмістом фізичної глини, дозою фосфорних добрив і часом, що пройшов із моменту їх внесення. Це підтверджено результатами статистичного опрацювання матеріалів декількох турів агрохімічного обстеження ґрунтів України, а також даних польових дослідів із рослинами.

У зв’язку з властивою фосфорним добривам фізико-хімічною взаємодією із ґрунтами у практиці сільського господарства завжди використовують низку заходів, що сприяють збільшенню ступеня використання фосфору з добрив, залишкових та важкорозчинних фосфатів. Аналіз літературних джерел свідчить, що основним таким заходом є внесення в ґрунт разом із фосфорними добривами як органічних, так і мінеральних, передусім азотних добрив [1, 8].

Більш високому рівню засвоєння або використання залишкових фосфатів сприяє оптимізація співвідношенні в ґрунті між розчинними формами азоту та фосфору. На ґрунтах із високим фосфатним рівнем істотно підвищується ефективність азотних добрив, які виступають одним із найважливіших факторів мобілізації і використання рослинами залишкових фосфатів ґрунту.

Про істотний вплив азотних добрив на використання ґрунтових запасів фосфору свідчать вегетаційні та лабораторні дослідження проведені з різними сільськогосподарськими культурами, в яких засвоювання та винос фосфору з врожаєм на фонах із залишковими фосфатами при застосуванні азотних добрив зростав на 30-80%].

Одним із ефективних способів мобілізації фосфатів є застосування органічних добрив, які значно підвищують рухомість фосфатів ґрунту та покращують їх надходження в рослини.

Ефективність використання залишкових фосфатів підсилює чергування у сівозміні культур з різними властивостями щодо використання ґрунтових запасів фосфору. За допомогою окремих рослин (сівозмін) можна посилити процес біологічної трансформації ґрунтових фосфатів та їх акумуляції у верхніх горизонтах ґрунтового профілю. Встановлено, що найкращі умови для використання залишкових фосфатів створюються після багаторічних трав та люпину, які сприяють підвищенню засвоюваності рослинами ґрунтових фосфатів і покращанню азотного живлення рослин.

Різні культури відповідно до своїх біологічних особливостей використовують для живлення неоднакові форми фосфатів: гречка і горох краще засвоюють Al-P, люпин і ячмінь в однаковій мірі споживають Аl-Р і Са-Р, овес - Аl-P i Fе-Р.

За даними Н.Ф. Ганджари [44], всі ґрунти володіють дуже високою поглинаючою здатністю по відношенні до фосфатів і для повного насичення їх адсорбційної ємкості потрібне внесення високих доз фосфорних добрив. Ця властивість ґрунтів сприяє закріпленню не тільки залишкового фосфору добрив, але і самої фосфорної кислоти, яка утворюється в ґрунті при вивітрюванні мінералів, зокрема, апатиту, в ході ґрунтоутворення.

Результати досліджень Б.С. Носка [158] свідчать, що застосування невисоких доз фосфорних добрив (10-20 кг/га Р₂О₅) збільшують поглинання і винос фосфору з врожаєм на фонах із залишковими фосфатами. Тобто, невеликі дози фосфору додатково стимулюють ефект підвищення рухомості залишкових фосфатів.

Фосфатні іони в органо-мінеральній ґрунтовій системі нерідко правлять за своєрідні “містки” між глинними мінералами та гумусовими речовинами. При цьому вони міцно закріплюються в недоступній для рослин формі. Максимально уникнути цього явища можна шляхом активізації гуматів органічних добрив та наступним локальним внесенням їх у ґрунт. У такому разі активна поверхня ґрунтових мінеральних часток контактує із гумусовими речовинами в значно меншій мірі, а фосфати залишаються мобільними й доступнішими рослинам, ніж за суцільного внесення в ґрунт.

Важливу роль у процесах трансформації фосфатів відіграє вуглекислота, яка виділяється під час розкладу органічних речовин та життєдіяльності кореневої системи. Вуглекислота блокує зв’язування фосфатів у трикальційфосфати, залізо- та алюмофосфати і підтримує на необхідному рівні фосфатний потенціал ґрунту. Відомо, що чим вищий рівень фосфатного потенціалу, тим сприятливіший режим фосфорного живлення рослин [50].

У ґрунтовому розчині фосфатна рівновага обумовлена вмістом фосфорної кислоти з відповідними іонами (Н₂РО₄^-, НРО₄^2-, РО₄^3- ). Розподіл фосфору за іонами визначається величиною рН. Домінуюче значення в більшості ґрунтів із слабокислим середовищем належить монофосфатному іону. Виходячи з цього, стає зрозумілим, чому в різних ґрунтах одна й та сама фосфорна сполука (добриво) має неоднакову агрохімічну цінність для живлення рослин.

Збагачення ґрунту залишковими фосфатами добрив істотно змінює фосфатний режим: зростає вміст рухомих фосфатів і ступінь їх рухомості, знижується фосфатний потенціал, що пов’язано з підвищенням концентрації і активності фосфат-іонів у ґрунтовому розчині, зменшується потенційна буферна здатність. 

Велике значення для засвоювання залишкових фосфатів має фосфат-буферність ґрунтів. Вона характеризує закономірність мобілізації-іммобілізації фосфору в ґрунтах, кінетику переходу його з твердої фази до ґрунтового розчину та навпаки. Фосфатна буферність ґрунту показує, зокрема, наскільки поглинальна система ґрунту здатна насичуватись фосфором за різного рівня підвищення його концентрації в ґрунтовому розчині й, навпаки, коли концентрація фосфору в ґрунтовому розчині знижується, наприклад, через його винос із урожаєм рослин. В останньому випадку фосфор твердої фази ґрунту буде переходити в розчин до того часу, поки не вичерпається весь доступний рослинам фосфор.

Вапнування кислих ґрунтів сприяє покращанню фосфатного режиму: підвищує розчинність органічних сполук фосфору, знижує їх сорбцію ґрунтовими колоїдами, створює сприятливі умови для мікробіологічної діяльності [124]. Вапнування, як правило, не змінює загального вмісту розчинних фосфатів, але підвищує  ступінь їх доступності рослинам шляхом підвищення рН, зниження гідролітичної кислотності та вмісту обмінного алюмінію [51].

Дослідження А.М. Брагіна та І.Р. Вільдфлуш [22] показали, що мобілізація фосфатів ґрунту при внесенні вапна проходить головним чином за рахунок мінералізації органічних сполук. Тобто в ґрунті зменшується кількість органічного фосфору та фосфатів заліза і підвищується вміст фосфатів кальцію. 

При внесенні вапна кількість доступного для рослин фосфору значно збільшується як за рахунок вивільнення його з органічних речовин ґрунту, так і внаслідок витіснення кальцієм заліза й алюмінію з важкорозчинних фосфатів та утворення фосфатів кальцію, доступність яких для рослин вища.

Водночас встановлений факт, що вапнування кислих ґрунтів суттєво знижує дію внесених фосфорних добрив за рахунок мобілізації ґрунтових фосфатів [103].

При систематичному багаторічному внесенні добрив і вапна вирішальне значення на нагромадження легкозасвійних фосфатів матиме тривалість дії та післядії вапнування і внесених поживних речовин із добривами [139].

Післядія фосфору, вплив його залишкових запасів – багаторічний процес. Класичними дослідженнями проведеними в Ротамстеді й Вуберні встановлено, що в досліді, який був закладений у 1856 р., а фосфорні добрива вносили до 1901 р., післядія фосфору спостерігалась до 1957-1958 рр. При цьому врожай ячменю на ділянках із залишковим фосфором був на 11,8 ц/га вищим порівняно з контролем. Такий ефект Кук пов’язує з поступовим переходом у доступні для рослин форми залишкових фосфатів, що раніше нагромадилися у верхніх шарах ґрунту. Отже, навіть протягом півстоліття залишкові фосфати були доступними для рослин.

Калій належить до основних життєвонеобхідних елементів мінерального живлення рослин. Його вміст у земній корі складає біля 2,5%. У ґрунті, на відміну від ґрунтоутворюючих порід, калій знаходиться не тільки у складі мінеральних структур, а входить також до складного органо-мінерального колоїдного комплексу – решток рослинного, тваринного та мікробіологічного походження.

Вміст, форми і режим калію у ґрунтах визначаються мінералогічним, гранулометричним складом ґрунтотвірних порід, зольною специфікою та інтенсивністю антропогенного впливу [4, 14, 53, 93, 122]. 

У більшості ґрунтів, за винятком торфових, вміст калію в 5-10 разів перевищує вміст азоту й фосфору. Проте, не дивлячись на порівняно високий валовий вміст калію в ґрунтах, більшість його знаходиться у нерозчинній і, відповідно, недоступній для рослин формі [43].

За даними багаторічних досліджень, калій у ґрунтах за рівнем доступності в системі ґрунт-рослина розподіляється на такі форми: водорозчинний, обмінний, необмінно фіксований, важко обмінний або резервний, калій нерозчинних алюмосилікатів, калій органічної частини ґрунту [43, 57].

Водорозчинного калію у ґрунтах дуже мало, його концентрація залежить від ступеня насиченості самого ґрунту калієм і від загальної концентрації солей у ґрунтовому розчині.

Кількість обмінного калію у ґрунті – це фактор ємності. Тобто калій активно поглинається ґрунтовим вбирним комплексом, і саме ця форма калію є основним фондом доступних форм елемента [43].

Водорозчинний та безпосередньо обмінний калій добре засвоюються рослинами і їх вважають найдоступнішими рухомими формами [115]. Також між ними існує рівновага: при використанні калію рослинами кількість його обмінних форм зменшується.

Необмінно-фіксований калій є поглинутий мінералами і лише частину його можуть використовувати рослини. Як правило, калій мінералів практично недоступний для живлення рослин. Калій органічної речовини входить до складу рослинних залишків, а також біологічно поглинутий мікроорганізмами і після їх мінералізації переходить у рухому форму [43].

У ґрунтах відбувається постійний перехід однієї форми калію в іншу, включаючи як процеси його мобілізації, так і іммобілізації [97]. Така системна організація ґрунтового калію регулює доступність його рослинам і залежить від швидкості переходу недоступних форм у доступні. Якщо в калієвій системі порушена рівновага внаслідок його інтенсивного біологічного виносу або додаткового внесення у складі мінеральних добрив, іони калію перерозподіляються так, щоб відновити вихідну динамічну рівновагу. Найбільш швидко (декілька хвилин) відновлюється рівновага між водорозчинною та обмінною формами, тоді як між важкообмінною та водорозчинною – дні або місяці [35]. Засвоєння рослинами обмінного й водорозчинного калію супроводжується мобілізацією необмінного калію, а при внесенні калієвих добрив водорозчинна та обмінна форми калію переходять у необмінні, фіксуючись тришаровими глинистими мінералами [199].

В дослідженнях Т.І. Кулаковської [125] майже весь внесений калій добрив знаходився у водорозчинній та обмінній формах, що зумовлено особливостями гранулометричного складу ґрунту. Завдяки вбиранню калію ґрунтом він стає малорухомим і в основному залишається у верхніх шарах.

Калій може швидко вивільнятися з необмінних позицій в структурі мінералів, якщо оточуючий їх ґрунтовий розчин збіднюється рухомими формами К+ за рахунок вилучення його рослинами в процесі онтогенезу. Підтримання динамічної рівноваги між різними фракціями калію стабілізується, коли рослина припиняє використовувати калій ґрунту.

Залучення ґрунтів до сільськогосподарського використання без систематичного внесення добрив призводить до збіднення їх калійних запасів [4]. У зв’язку з цим значна увага приділяється вивченню впливу різних систем удобрення на вміст калію в ґрунті.

Створення в ґрунтах фонів із середнім або підвищеним вмістом доступного для рослин калію досягається систематичним внесенням органічних і мінеральних добрив у сівозміні. Це підтверджують результати з добривами [31, 126]. Забезпеченість ґрунту рухомими формами калію є однією із важливих ознак його родючості, що впливає на продуктивність сільськогосподарських культур і в цілому на ефективність всієї системи удобрення.

Дослідженнями О.А. Літвінової [141] встановлено, що з підвищенням дози калію у складі повного мінерального добрива на фоні гною зростає вміст обмінного калію у сірому лісовому ґрунті. Внаслідок чого покращуються умови живлення рослин, що, в свою чергу, дало змогу отримати досить високу продуктивність культур зерно-бурякової сівозміни – на рівні 63,8-65,0 ц/га з.о. основної продукції.

Згідно О.Й. Качмар [100], оптимальний калійний режим на ясно-сірих опідзолених поверхнево оглеєних осушених ґрунтах формується за умови сумісного внесення мінеральних добрив (N_77-100P_77,5-100K_82,5-110), 13-20 т гною на фоні 1,0 н. вапна за гідролітичною кислотністю.

У результаті досліджень проведених Г.Б. Кириловою і Ю.П. Жуковим [102] показано, що збільшення вмісту обмінного калію на 36 мг/кг ґрунту в орному шарі дерново-підзолистого ґрунту проходить, коли надходження калію із добривами перевищує його винос із урожаями культур при мінеральній системі удобрення на 41%, а при органо-мінеральній на 19%. Зниження вмісту обмінного калію в орному шарі спостерігали при зрівноваженому балансі (на 24 мг/кг ґрунту), перевищенні виносу над внесенням (на 39-58 мг/кг ґрунту) і внесенні мінеральних доз азоту та фосфору (на 21 мг/кг).

У рік внесення з мінеральних добрив використовується 40-50% калію, а з гною – 60-70% [35]. Тому систематичне внесення мінеральних добрив гною і вапна значно збагачує ґрунт калієм.

При тривалому внесенні мінеральних добрив на сірому лісовому ґрунті спостерігається збільшення вмісту калію. При цьому безпосередній резерв калію (обмінна форма) збільшується на 22%, найближчий (необмінна форма, 2 н. НСl) – на 47%, потенційний (10%-на НСl) – на 5% [144].

Як показують дослідження З. Гамкала [43], Б.С. Носка з співавторами [93] нормування калієвого живлення культурних рослин із врахуванням лише обмінної форми калію суттєво порушує рівновагу різних груп ґрунтового калію. Зокрема, в умовах довготривалого польового досліду з вивчення ефективності систем удобрення (більше 40 років), який проводиться на сірому лісовому ґрунті в Інституті землеробства і тваринництва західного регіону УААН, вміст обмінного калію у післяжнивний період залишався у 5-6 разів вищим на удобрюваних калієм варіантах (28,0-32,0 мг К₂О на 100 г) у порівнянні до контролю (4,8-5,2 мг К₂О мг на 100 г). Внесення калію із врахуванням величини його біологічного виносу з урожаєм показує, що значна маса елемента залишається в ґрунті не засвоєною рослинами й отримала назву “залишкового калію” [93]. Не виключена можливість впливу додаткового внесення мінеральних добрив на посилення мобілізації доступних форм калію ґрунту із недоступних, як це спостерігається у випадку впливу азотних добрив на появу в ґрунті додаткових кількостей доступного азоту – “екстра-азоту”.

Припинення внесення добрив протягом 4 років мало помітний вплив на зниження доступних форм калію у ґрунті. Середньорічні темпи зменшення обмінного калію на варіантах без внесення добрив становили від 0,7 до 2,1 мг/100 ґ ґрунту, тобто за короткий час упродовж 4 років відбувається зниження рівня забезпеченості ґрунту калієм від підвищеного до середнього [141].

Систематичне використання мінеральних добрив у варіантах із калієм призвело до накопичення калію в необмінній формі. Більш високе накопичення цієї форми відмічено при використанні NPK на фоні вапнування з внесенням органічних добрив. Значно більше необмінного калію було в цьому варіанті та на вапнованому фоні без органіки. Це пояснюється не тільки трансформацією калію під впливом вапнування, але також і позитивною дією на ці процеси значно краще розвинених на цьому фоні культурних рослин. Варто також відмітити, що після припинення внесення добрив, тобто протягом їх післядії, спостерігається зниження вмісту калію в ґрунті, як в обмінній так і необмінній формі у всіх варіантах із мінеральними добривами та на всіх фонах.

Відомо, що у ґрунті відбуваються інтенсивні процеси трансформації рухомих форм калію. На відміну від фосфору, залишкові форми рухомого калію у ґрунті при дефіцитному балансі поступово відновлюють рівновагу і за рахунок їх перетворення у важкорозчинні фракції калійний режим швидко (за 4-5 років) повертається до природного (притаманного для даного типу ґрунтів) рівня.

Попереднє окультурення дерново-підзолистих ґрунтів шляхом внесення органічних добрив та вапнування повними  дозами значно оптимізує їх поживний режим. Крім того, з провапнованих ґрунтів на 20-40% зменшується вимивання калію із інфільтраційними водами. Встановлено, що на таких ґрунтах оптимізація фосфорного та калійного живлення рослин забезпечується при значно менших запасах рухомих форм фосфатів і калію та внесення більш низьких доз фосфору і калію добрив [73].

Отже, основним фактором забезпечення оптимальних умов росту та розвитку рослин для одержання високих врожаїв сільськогосподарських культур, підвищення ґрунтової родючості є сумісне внесення органічних і мінеральних добрив на фоні вапнування.