СОЕДИНЕНИЯ ФОСФОРА В ПОЧВЕ
Общее количество фосфора в верхнем слое почвы в среднем составляет около 1000 кг/га. Главный источник его поступления – почвообразующие породы, некоторая незначительная часть поступает с атмосферными осадками. Ежегодно с урожаем сельскохозяйственных растений из почвы выносится от 10 до 40 кг/га фосфора. Поэтому значительные количества его соединений дополнительно вносятся в почву с органическими и минеральными удобрениями. Соединения фосфора в почве содержатся в почвенном растворе, находятся в адсорбированном состоянии на поверхности неорганических компонентов почвы, присутствуют в твердой фазе почв в виде аморфных и кристаллических минералов и входят в состав органических соединений почвы.
В зависимости от вида почв содержание фосфора в органических соединениях изменяется от 10-20% (дерново-подзолистые почвы) до 70-80% (черноземные почвы) от его общего содержания в почвенном слое. Основное количество (до 60%) органических соединений фосфора во многих почвах находится в виде инозитолфосфатов, которые представляют собой эфиры ортофосфорной кислоты и насыщенного шестиатомного циклического спирта — циклогексангексола, или инозита. В результате присоединения к инозиту шести молекул ортофосфорной кислоты образуется 12-основная инозитгексафосфорная кислота. При неполном фосфорилировании возникают пента-, тетра-, три-, ди- и моноинозитолфосфаты.
В составе гуминовых и фульвокислот может находиться от 2-3 до 50-80% всего фосфора, содержащегося в органической части почв. Его концентрация в гуминовых кислотах колеблется от 0,03-0,05 до 0,3-0,5%. Часть этого фосфора представлена также инозитолфосфатами.
Около 1% фосфора органической части почв сосредоточено в липидах, 2-3% —в нуклеиновых кислотах. Помимо этих соединений в почве идентифицированы фосфопротеины, сахарофосфаты и фосфорилированные карбоновые кислоты. Фосфаты принимают участие и в образовании органоминеральных соединений в почве, в этом случае ортофосфаты, например, могут быть связаны с органическими соединениями через катионные мостики железа, алюминия или кальция.
Минеральная часть твердой фазы почв представлена в основном ортофосфатами, преимущественно минералами апатитовой группы. Кроме них распространены минералы группы плюмбогумита РЬА13Н(ОН)6(РО4)2, на долю которых в некоторых видах почв приходится до 50% от всей массы минерального фосфора, вавеллита А1(РО4)4(ОН)6 · 5Н2О и вивианита Fe3(PO4)2 · 8Н2О. Все встречающиеся в почве ортофосфаты относятся к труднорастворимым соединениям. (табл. 3.10).
Трансформация соединений фосфора в почве связана с протеканием процессов минерализации органических фосфорсодержащих веществ, а также процессов иммобилизации, фиксации и мобилизации его неорганических соединений.
Минерализация – процесс превращения органических соединений фосфора в минеральные. Этот процесс протекает в почве в результате деятельности микроорганизмов. При этом под воздействием различных ферментов, например фитаз, происходит выделение из органических веществ остатков ортофосфорной кислоты. Последующие их превращения будут определяться свойствами почвенного раствора и составом твердой фазы почв.
Таблица З.10 – Основные представители ортофосфатов кальция в почвах
| Вещество | Формула | рК = -lgK |
| Гидрортоофосфат кальция | СаНРО4 | 6,66 |
| Ортофосфат кальция |  -Са3(РО4)2
| 33,21 |
| Тригидрат ортофосфата кальция | Са3(РО4)2 · ЗН2О | 146,9 |
| Гидроксилапатит | Са10(РО4)6(ОН)2 | 113,7 |
| Фторапатит | Ca10(PO4)6F2 | 18,4 |
Иммобилизация — превращение неорганических соединений фосфора в органические формы в процессе развития живых организмов. При этом фосфор переходит, например, в молекулы фосфолипидов или нуклеиновых кислот микробных клеток и в форме органических фосфорсодержащих соединений становится недоступным для других организмов.
Фиксация фосфора — переход растворимых фосфорных соединений в менее растворимое состояние за счет образования прочных связей с минеральными компонентамипочвы. Фиксация протекает в результате образования труднорастворимых минералов и в процессе хемосорбции фосфат-ионов из почвенного раствора. Хемосорбция осуществляется в результате связывания фосфат-ионов с ионами Al, Fe или Са, которые находятся на поверхности минералов. В случае взаимодействия фосфат-ионов с катионами железа, алюминия или кальция, присутствующими в растворе, возможно образование и выпадение малорастворимых соединений.
Мобилизация — увеличение подвижности соединений фосфора, связанное с превращением труднорастворимых соединений в более растворимые, или переход их в почвенный раствор. Для большинства почв главный путь мобилизации связан с переходом соединений кальция из ортофосфата в гидроортофосфат или дигидроортофосфат кальция:
Cа3(РО4)2 → СаНРО4 → Са(Н2РО4)2.
Эти превращения протекают в присутствии свободных кислот, образующихся, в частности, при трансформации компонентов почв. Для оценки возможного перехода фосфатов из твердой фазы почв в почвенный раствор на практике часто используют величину фосфатного потенциала почв (ФП). Фосфатный потенциал почв характеризует степень насыщения почвенного раствора по отношению к дигидроортофосфату кальция:
ФП = -1g[а(Са2+) ·а(H2PO4-)], или
ФП = 0,5 р(Са2+) + р(Н2РО4-), где
р(Са2+) = - lg а(Са2+), р(Н2РО4-) = - lg а(H2PO4-).
Сравнивая величину фосфатного потенциала с отрицательным логарифмом корня квадратного из произведения растворимости дигидроортофосфата кальция, можно сделать вывод о вероятном поведении соединений фосфора. Так, если для почв соблюдается неравенство
0,5 р(Са2+) + р(Н2РО4-) > -0,5 lg ПР[Ca(H2PO4)2],
то концентрация фосфат-ионов в растворе контролируется соединениями, более трудно растворимыми, чем Са(Н2РО4)2. Если наблюдается равенство
0,5 р(Са2+) + р(Н2РО4-) = - 0,5 lg ПР[Ca(H2PO4)2],
то растворяется преимущественно гидроортофосфат. Чем выше фосфатный потенциал, тем труднее переходит фосфор в почвенный раствор, тем менее благоприятные условия создаются для питания растений фосфором.
.