Влияние внесения струвита (Crystal Green) на содержание элементов в почве, определенное разными методами при возделывании сои

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 12702 (2023) Цитировать эту статью

271 Доступов

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Струвит считается многообещающей альтернативой минеральным удобрениям по фосфору; однако перед внесением удобрений следует провести анализ почвы, чтобы определить рекомендации по удобрениям. В мае 2022 года были взяты пробы почвы в ходе эксперимента с применением фосфора, организованного Вроцлавским университетом и отделом наук об окружающей среде и жизни. Химический анализ почвы включал общий и свободный фосфор, калий, магний, определяемый методами Эгнера-Рима, Мехлиха 3 и Янаи. Цель статьи – сравнить извлечение элементов почвы тремя различными методами при внесении струвита и его использование при выращивании сои. Применение этих методов показало однозначное увеличение содержания Mg в почве после внесения струвита. Внесение внесенных удобрений сои повлияло на содержание фосфора в почве. Результаты исследования показали, что разные методы экстракции приводят к разному содержанию фосфора в почве. Содержание доступного фосфора составляло около 122–156 мг кг–1 дм, 35,4–67,5 мг кг–1 дм и 100–159 мг кг–1 дм по методам Мехлиха, Янаи и Эгнера–Рима соответственно. Обнаружена положительная корреляция между содержанием Mg и K в почве, определенной методами Мехлиха 3 и Янаи, что может свидетельствовать о возможности внедрения метода Янаи в стандартный химический анализ почв в Польше. Подобная корреляция не обнаружена для фосфора, который является трудным для определения элементом из-за множества факторов, влияющих на его доступность.

Фосфор – важный элемент, повышающий питательность и плодородие почв. Это также ключевой компонент, отвечающий за правильное функционирование растений и приводящий к получению большого количества и урожая хорошего качества. Фактические размеры коммерчески жизнеспособных мировых запасов фосфоритной руды в последние годы остаются предметом значительной неопределенности1. По оценкам, при нынешних темпах использования мировых запасов фосфора (P) хватит на 600–1000 лет2,3. Запасы полезных ископаемых истощаются, что ставит под угрозу долгосрочную глобальную продовольственную безопасность. Таким образом, альтернативы P исследуются.

Многообещающим вариантом является струвит (MgNH4PO46H2O), который можно извлечь из осадка сточных вод. Восстановление струвита имеет ряд дополнительных преимуществ не только в сельском хозяйстве, но и на очистных сооружениях4,5,6, поскольку струвит рассматривается как альтернативный источник таких элементов, как фосфор, азот и магний, для сельскохозяйственных целей7,8,9. Струвит имеет теоретическое содержание фосфора, близкое к содержанию фосфоритной руды (12,6% сухого веса [сухая масса]), и было показано, что он является эффективным удобрением фосфора, особенно в кислых почвах, и считается удобрением с медленным высвобождением, которое может снизить потери фосфора до окружающая среда10,11. Струвит также содержит некоторые тяжелые металлы, поскольку сточные воды содержат значительное количество таких элементов; однако они происходят в допустимых пределах, как было доказано в наших собственных исследованиях12. Экспериментальные данные по различным видам растений доказывают, что струвитное удобрение приводит к урожайности растений, аналогичной той, которая достигается при минеральном удобрении7,8,12,13,14,15.

Среди питательных веществ фосфор в почве является одним из наиболее трудно поддающихся анализу из-за его различных форм, таких как фосфор, растворенный в почвенном растворе; Р поглощен глинистыми минералами, (гидрокси)оксидами Fe и Al; P в первичных минералах органический P; и микробные пулы P16. Содержание фосфора обычно анализируют с помощью почвенных тестов, разработанных за последние шесть десятилетий17,18,19. Интерпретация результатов анализа фосфора в почве подвержена значительной неопределенности. Тесты на фосфор в почве пытаются представить поглощение растениями путем извлечения всего или пропорционального количества этого элемента, доступного растениям. Исследование содержания фосфора в почве поможет определить подходящую дозу фосфора20. Во всем мире используются многочисленные тесты для определения содержания фосфора в почве, при этом более 13 тестов на фосфор разработаны для агрономических рекомендаций в Америке. Выбор тестов обычно зависит от местных почвенных условий (например, некоторые тесты лучше подготовлены к условиям высокого или низкого pH, чем другие), хотя исторические и институциональные факторы в основном влияют на выбор тестов в различных областях. Первоначально все анализы почвы анализировались колориметрически, например, методом молибденового голубого, разработанным Мерфи и Райли21. После внедрения спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП) в 1970-х и 1980-х годах были разработаны новые тесты почвы, позволяющие одновременно измерять множество элементов из одного экстракта почвы16. В Польше в течение ряда лет метод Эгнера-Рима использовался для определения содержания в почве доступного для растений фосфора и калия22. Он предполагает извлечение соединений фосфора из почвы с помощью подкисленного соляной кислотой лактата кальция (CH3-CHOH-COO)2Ca). Для экстракции используется раствор 0,04 N лактата кальция и 0,02 N соляной кислоты22. Однако этот метод часто оказывается недостаточно точным для точного определения оптимальных доз фосфора для растений, чтобы обеспечить высокую эффективность удобрения и поддерживать хотя бы среднюю обильность почвы. в доступном для растений фосфоре. Поэтому следует использовать другие, более сложные методы, позволяющие определить содержание в почве различных фракций фосфора.