Растворимость фосфатов зависит от концентрации ионов кальция и рН раствора. Но влияние этих факторов на растворимость различных форм почвенных фосфатов не всегда одинаково. Так, уменьшение концентрации кальция в почвенном растворе и увеличение кислотности на черноземах, содержащих кальциевые фосфаты, повышает растворимость последних. Но при подкислении почвенного раствора дерново-подзолистых почв, содержащих фосфаты железа и алюминия, растворимость фосфатов, наоборот, снижается.
Состав почвенного раствора очень динамичен. В микрозонах почвы, прилегающих к корням растений, постоянно извлекаются корнями из почвенного раствора питательные вещества. Для поддержания необходимого уровня питания растений убыль питательных веществ из раствора должна возмещаться или простой диффузией ионов через жидкую фазу, или передвижением их вместе с водой. Вода постоянно движется по направлению к растениям, так как теряется при транспирации. Основная масса ионов переносится с водой, а диффузия имеет ограниченное значение в передвижении ионов в почвенном растворе.
Ионы питательных элементов, передвигающиеся с водой, поддерживают не только соответствующую концентрацию раствора на границе корни — почва, но и соответствующий уровень адсорбированных ионов в твердой фазе почвы в непосредственной близости от корней. Таким образом, чем интенсивнее движение воды в зоне корней, тем выше концентрация раствора и тем благоприятнее складываются условия для снабжения растений питательными веществами.
Из почвенного раствора питательные вещества проникают в корни отчасти с транспирационным током влаги. Но при этом растения получают сравнительно небольшую долю необходимых элементов. В основном же питательные вещества извлекаются из раствора физико-химической адсорбцией их на внешней поверхности корней.
Система почва - растение сложна. В некоторых условиях поглощение ионов растением лимитируется потоком питательных веществ к поверхности корня независимо от метаболической активности растения. Объяснение заключается в том, что почвенный раствор в отличие от лабораторных питательных растворов - это пеперемешиваемая среда, в которой часто возникают градиенты концентрации ионов.
В почве же, как перемешиваемой среде, корни могут играть роль стоков для питательных веществ. Поэтому ионы двигаются к этим стокам либо в процессе диффузии, либо с массовым потоком (в воде, извлекаемой из почвы). Если с границы раздела корень — почва часть ионов удаляется вследствие поглощения и их концентрация в растворе в непосредственной близости от корня падает, то возникает определенный градиент потенциала, в силу чего ионы диффундируют из основной массы раствора. Когда скорость поглощения ионов намного превосходит скорость, с которой источник ионов пополняется из окружающей почвы, вокруг корня возникает зона, в которой запасы данного иона исчерпываются. Если содержание его в общем почвенном растворе невелико и диффузия происходит медленно, а растение поглощает ион интенсивно, то концентрация иона у поверхности корня очень быстро становится невысокой и может упасть до нуля. Сказанное относится к фосфату, а также к ионам К+ и N03, особенно в невозделываемых почвах. Ионы получают возможность двигаться к поверхности корня с током воды при поглощении ее корнями растений. Массовый поток может играть весьма важную роль в перемещении кальция, магния, нитритов, нитратов, а также калия, особенно в хорошо удобренных почвах.
Таким образом, различают три механизма поступления питательных веществ на поверхность корней: непосредственное соприкосновение (контакт); перенос с током воды (массовый поток); диффузия. Для разных элементов их роль неодинакова. Для кальция преобладает контакт и перенос с водой; для нитратов — перенос с водой и диффузия; для калия и фосфора — диффузия.
Адсорбированные ионы на внешней поверхности протоплазмы клеток корней сразу же вовлекаются в интенсивный обмен и претерпевают соответствующие изменения. Они носят необратимый характер, если ионы неорганических соединений участвуют непосредственно в синтезе органических веществ, например ионы NH4+ — в синтезе аминокислот, белка, фосфатные ионы — нуклеиновых кислот и т. Д. Обратимыми изменения бывают в том случае, если неорганические ионы питательных веществ при взаимодействии с белками протоплазмы образуют неустойчивые комплексы, из которых ионы без изменения освобождаются.
Питательные вещества наиболее энергично поступают в растения в период активного роста. По мере старения растений поступление питательных элементов из почвы снижается. Накопленные во время активного роста ионы отдельных питательных веществ при старении в какой-то степени могут даже выделяться из растений во внешнюю среду в результате экзосомоса.
У сельскохозяйственных культур наблюдается неодинаковая потребность в азоте, фосфоре и калии. При максимальном развитии у многих растений ассимилирующая поверхность (листья) нуждается в усиленном азотном питании. В дальнейшем при умеренном азотном питании и усиленном фосфорно-калийном лучше обеспечивается синтез репродуктивных органов. Это можно отнести к сахарной свекле, картофелю и другим культурам.
Из злаков наиболее растянут период поглощения питательных веществ у озимых хлебов. У озимых пшеницы и ржи содержание азота к калия достигает максимума в конце цветения — начале созревания зерна, а поступление фосфорной кислоты продолжается вплоть до полной спелости зерна. Поступление калия заканчивается в конце колошения озимых культур, после чего он перераспределяется и повторно используется растениями. Существенные потери калия (20—30%) наблюдаются при отмирании листьев, выделении его соединений в почву и других причинах. У яровых культур активное поглощение питательных веществ непродолжительно (у овса — 40—55 дней). У зерновых, бобовых этот период почти в 2 раза больше, особенно растянуто поступление фосфора.