CC BY
46
УДК 631.416.3:631.416.4(470.325)
КАЛИЙНЫЙ РЕЖИМ ЧЕРНОЗЕМОВ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ КАЛИЙНЫХ УДОБРЕНИЙ
1С.В. Лукин, д.с.-х.н., 2Л.И. Иноземцева, к.б.н. 1 Государственный центр агрохимической службы «Белгородский», e-mail: serg.lukin2010@yandex.ru 2ОАО «Уралкалий», e-mail: Larisa.Inozemtseva@msc.uralkali.com
На основе данных сплошного агрохимического обследования почв за 1964-2009 гг. изучена динамика средневзвешенного содержания подвижных форм калия в пахотных черноземах Белгородской области. Установлено, что в 1976-2009 гг. средневзвешенное содержание подвижных форм калия было достаточно стабильным (120-130 мг/кг), несмотря на то, что величина интенсивности хозяйственного баланса этого элемента изменялась в широких пределах 32,1-115,5%. Проанализированы результаты краткосрочного полевого опыта по оптимизации минерального питания сахарной свеклы. Установлено, что при низкой обеспеченности чернозема типичного подвижными формами фосфора и повышенной обеспеченности подвижными формами калия, максимальный выход сахара достигается при использовании дозы N 140P230K240. Калийные удобрения в интервале доз от 0 до 240 кг/га линейно увеличивали выход сахара.
Ключевые слова: чернозем, калийный режим, баланс калия, калийные удобрения.
POTASSIUM PROCEDURE OF CHERNOZEM SOILS AND EFFICIENCY OF POTASH FERTILIZERS
S.V. Lukin, L.I. Inozemtseva
On the basis of the solid agrochemical soil survey for the years 1964-2009 studied the dynamics of the average content of mobile forms ofpotassium in the black earth of arable Belgorod region. Found that the region 1976-2009 weighted average content of mobile forms of potassium was quite stable (120-130 mg/kg), despite the fact that the intensity of the economic value of the balance of this element varies widely 32,1-115,5%. The results of short-term field experiment to optimize the mineral nutrition of sugar beet. Found that at low supply chernozem typical mobile forms of phosphorus and increased availability of mobile forms ofpotassium, the maximum sugar yield is achieved with a dose of N140P230K240. Potash fertilizer in the dose range from 0 to 240 kg/ha linearly increased sugar output is.
Keywords: chernozem, potassium procedure, potassium balance, potash fertilizers.
Калий относится к числу важнейших элементов в питании растений. Вынос калия с урожаем всегда больше, чем фосфора, а часто и азота. Оптимальное калийное питание повышает крахмалистость и вкусовые качества картофеля, сахаристость корнеплодов сахарной свеклы, накопление жира в семенах масличных культур, улучшает выполненность зерна злаковых культур. Использование калийных удобрений на почвах (особенно легкого механического состава), загрязненных радионуклидами, снижает транслокацию радиоцезия в растения [1]. Значительное уменьшение почвенного калийного фонда может привести не только к снижению продуктивности выращиваемых культур, но и к утрате экологических и хозяйственных функций почвы. Основная часть почвенного калия представлена малорастворимыми силикатными минералами и лишь в процессе их выветривания становится доступной для растений. На основе обобщения исследований, проведенных в Центрально-черноземных областях Российской Федерации (ЦЧО) и в Украине, установлены оптимальные уровни концентраций подвижного калия (по Чирикову) в пахотных почвах. Так, для оподзоленного чернозема ЦЧО он составляет 100-140 мг/кг, для выщелоченного - 120-150, для типичного - 140-160 мг/кг [2]. На черноземах Украины оптимальное содержание подвижного калия для зерновых культур соответствует уровню 120180 мг/кг, а для пропашных культур - более 180 мг/кг [3].
Цель данной работы - анализ динамики содержания подвижных форм калия в пахотных почвах Белгородской области и оценка эффективности использования калийных удобрений под сахарную свеклу.
Территория Белгородской области включает лесостепную и степную почвенные зоны. Почвенный покров лесостепной зоны (около 75% площади) представлен черноземами типичными, выщелоченными и темно-серыми лесными почвами, а степной - черноземами обыкновенными, карбонатными, остаточно-
карбонатными (меловыми) и солонцеватыми. Эродированные почвы занимают 47,9% общей площади пашни, в том числе слабосмытые - 35,1%, среднесмытые - 8,2%, сильносмытые - 3,6%, развеваемые - 1,0%.
В статье использованы материалы сплошного агрохимического обследования пахотных почв Белгородской области. При проведении обследования одну объединенную почвенную пробу, состоявшую из 20-40 точечных проб, отбирали из пахотного (0-25 см) слоя почвы с площади 20 га. В почвенных пробах определяли содержание подвижных форм калия (по Чирикову) в соответствии с ГОСТ 26204-91.
При расчетах приходных статей хозяйственного баланса калия в земледелии учитывали поступление этого элемента с минеральными и органическими удобрениями, а также с семенами. При расчете расходных статей баланса учитывали отчуждение калия с основной продукцией сельскохозяйственных культур и потери со смытой почвой.
Схема полевого опыта по изучению эффективности удобрений включала 16 вариантов и представляла собой выборку (1/4 часть) из полной факториальной схемы (4 х 4 х 4). В опыте изучали четыре (включая нулевую) последовательно возрастающие дозы азотных, фосфорных,
1. Динамика обеспеченности пахотных почв подвижными формами калия, _% обследованной площади_
Циклы Годы Средневзвешенное содержание, мг/кг Группировка почв по степени обеспеченности, мг/кг
очень низкое <20 низкое 21-40 среднее 41-80 повышенное 81-120 высокое 121-180 очень высокое >180
I 1964-1970 105 1,3 6,5 21,1 35,3 32,8 3,0
II 1971-1975 97 0,1 2,1 32,9 44,1 18,4 2,4
III 1976-1983 120 0,1 0,4 15,0 43,0 32,5 9,0
IV 1984-1989 130 0,1 2,0 12,1 33,2 36,7 15,9
V 1990-1994 126 0,3 2,1 16,7 37,5 30,5 12,9
VI 1995-1999 128 0,1 1,9 13,5 38,4 34,0 12,1
VII 2000-2004 121 0,1 2,0 14,5 42,5 31,9 9,0
VIII 2005-2009 127 0,0 1,4 12,5 39,0 36,1 11,0
2. Распределение почв пашни по содержанию подвижных форм калия (2005-2009 гг.), _% обследованной площади_
Район Группировка почв по степени обеспеченности, мг/кг Средневзве-
очень низ- низкое среднее повышен- высокое очень высо- шенное содер-
кое <20 21-40 41-80 ное 81-120 121-180 кое >180 жание, мг/кг
Прохоровский 0,0 0,0 2,1 35,8 47,1 15,0 145
Чернянский 0,0 0,9 7,5 29,1 47,3 15,2 142
Алексеевский 0,0 2,8 13,2 24,8 40,6 18,6 138
Волоконовский 0,1 0,7 8,5 32,8 44,3 13,6 137
Вейделевский 0,0 0,9 8,5 29,0 48,6 13,0 136
Красненский 0,0 0,0 8,2 36,5 43,2 12,1 134
Красногвардейский 0,0 2,0 17,2 28,9 36,6 15,3 134
Шебекинский 0,1 0,6 9,2 39,6 37,6 12,9 130
Новооскольский 0,0 1,0 14,2 37,1 36,9 10,8 128
Корочанский 0,0 1,3 14,3 39,6 32,0 12,8 127
Борисовский 0,0 0,0 8,8 42,6 39,4 9,2 126
Старооскольский 0,3 4,2 16,7 31,9 36,9 10,0 123
Грайворонский 0,0 0,1 3,0 55,0 35,8 6,1 122
Краснояружский 0,0 1,3 15,5 43,0 30,0 10,2 122
Губкинский 0,0 0,1 3,0 55,0 35,8 6,1 121
Белгородский 0,0 0,4 9,2 53,2 30,4 6,8 120
Яковлевский 0,0 0,2 3,3 58,0 32,5 6,0 120
Ровеньский 0,1 2,3 16,3 35,6 38,2 7,5 119
Валуйский 0,0 4,0 21,4 41,3 24,2 9,0 116
Ивнянский 0,0 0,2 13,2 61,4 21,7 3,5 108
Ракитянский 0,0 1,2 25,4 48,6 18,7 6,1 107
калийных удобрений и их различные сочетания. Почва опытного участка - чернозем типичный, содержащий в слое 0-25 см 5,8% органического вещества, 50 мг/кг подвижных форм фосфора и 94 мг/кг подвижных форм калия. Выход «белого» сахара определяли на линии Уепеша.
Целинные черноземы заповедника «Белогорье» участок «Ямская степь» в слое 10-20 см содержат 1,641,72% валового калия и 101-105 мг/кг подвижных форм этого элемента, что по принятой в России оценочной шкале соответствует повышенному уровню.
По данным первого цикла (1964-1970 гг.) сплошного агрохимического обследования в Белгородской области средневзвешенное содержание подвижного калия в пахотных почвах составляло 105 мг/кг (табл. 1). В 19762009 гг. средневзвешенное содержание подвижных форм калия изменялось незначительно, в пределах 120-130 мг/кг, несмотря на большие различия в уровне использования удобрений.
По результатам восьмого цикла обследования (20052009 гг.) преобладают почвы с повышенным (39,0%) и высоким (36,1%) содержанием подвижного калия, а средневзвешенная величина данного параметра составляет 127 мг/кг Наиболее хорошо обеспечены подвижным калием (137-145 мг/кг) пахотные почвы Прохоров-ского, Чернянского и Алексеевского районов, в меньшей степени (107-108 мг/кг) почвы Ивнянского и Ракитянско-го районов (табл. 2). Зональность в содержании подвижных форм калия во многом обусловлена гранулометрическим составом почвообразующих пород. В условиях области корреляция между содержанием подвижного калия в почвах и уровнем поступления калия с удобрениями не слишком высокая (г = 0,35).
Для обеспечения систематического роста урожаев и поддержания плодородия почв необходимо возвращать в почву калий на 80% [4]. Баланс калия, рассчитанный с учетом эрозионных потерь этого элемента, был близким к бездефицитному в 1976-1983 гг., положительным - в
4. Влияние удобрений на урожайность сахарной свеклы, содержание сахара в корнеплодах и выход сахара
3. Хозяйственный баланс калия (К2О) в земледелии Белгородской области
Статьи баланса Ц иклы и годы агрохимического обследования
I II III IV V VI VII VIII
1964-1970 1971-1975 1976-1983 1984-1989 1990-1994 1995-1999 2000-2004 2005-2009
Приходные статьи баланса, тыс. т
Минеральные удобрения 16,0 25,3 48,8 71,6 35,8 7,0 14,3 20,7
Органические удобрения 15,2 19,0 29,0 42,7 34,8 15,6 7,9 6,4
Семена 1,8 1,9 1,7 1,4 1,6 1,7 1,6 1,7
Всего приход 33,0 46,2 79,5 115,7 72,2 24,3 23,8 28,8
Расходные статьи баланса, тыс. т
Вынос с продукцией 35,0 46,8 51,2 63,0 60,0 37,1 36,9 35,6
Смыв почвы 37,2 37,2 37,2 37,2 37,2 37,2 37,2 37,2
Всего расход 72,2 84,0 88,4 100,2 97,2 74,3 74,1 72,8
Баланс
Баланс, ± тыс. т -39,2 -37,8 -8,9 15,5 -25,0 -50,0 -50,3 -44,0
Баланс, ± кг/га посева -25,2 -23,4 -5,7 10,3 -17,1 -35,3 -36,6 -33,6
Баланс, ± кг/га пашни -23,7 -22,9 -5,4 9,4 -15,1 -30,2 -30,5 -26,7
Интенсивность, % 45,7 55,0 89,9 115,5 74,3 32,7 32,1 39,6
Вариант Урожайность, т/га Сахар,% *Выход «белого» сахара, т/га Прибавка выхода сахара, %
Контроль 28,2 19,3 4,53 -
N180 32,5 17,6 4,60 1,5
Р180 33,7 19,4 5,14 13,5
К180 30,5 19,4 4,84 6,8
N80?™ 39,4 17,9 5,78 27,6
N80^80 35,2 18,2 5,07 11,9
Р180К180 37,1 19,6 6,06 33,8
44,0 18,3 6,59 45,5
38,6 18,7 6,04 33,3
■^)20Р120К240 39,2 18,9 5,96 31,6
■^)20Р240К120 41,7 18,4 6,25 38,0
■^)20Р240К240 42,1 19,1 6,55 44,6
^40Р120К120 41,9 17,6 5,87 29,6
^40Р120К240 41,9 17,7 6,06 33,8
■^240Р240К120 42,9 17,9 6,12 35,1
■^240Р240К240 43,8 17,8 6,13 35,3
*Выход «белого» сахара приведен с учетом технологических потерь, возникающих при переработке свеклы.
Результаты получены на линии Уепеша.
1984-1989 гг. и дефицитным - на протяжении остальных циклов агрохимического обследования. Величина интенсивности баланса (отношение приходной статьи баланса элемента к расходной, выраженное в процентах) наиболее низкой была в 1995-2009 гг. - 32,1-39,6%. На протяжении 1964-2009 гг. с минеральными удобрениями в почву поступало 28,8-71,9% калия, с органическими удобрениями - 22,2-64,2, с семенами - 2,1-7,0%. Отчуждение калия из почвы на 48,5-61,7% происходило с урожаем сельскохозяйственных культур и на 37,1-51,5% - со смытой почвой (табл. 3).
При резко отрицательном балансе калия содержание его подвижных форм в пахотном слое на протяжении длительного времени почти не изменяется из-за высокой емкости катионного обмена черноземных почв. Установлено, что в результате преобразования внесенного калия в необменную форму содержание его в почве после внесения удобрений увеличивается незначительно. Даже без внесения калийных удобрений в связи с постоянным
пополнением количества подвижного калия за счет его мобилизации из необменных форм в процессе динамического равновесия концентрация подвижного калия может длительное время сохраняться на неизменном уровне [5]. В модельных опытах установлено, что содержание подвижного калия в почве, определенное по методу Чирикова, слабо коррелирует с дозами (даже высокими) внесения калийных удобрений [6].
Возможно, что причиной «благополучия» в состоянии калийного фонда черноземов служит применение так называемых «жестких» методов анализа. При значениях рН 3, которые устанавливаются после взаимодействия раствора 0,5М уксусной кислоты с почвой (по Чири-кову), вероятно вовлечение механизмов растворения ка-лийсодержащих минералов почвы, а также процессов гидролиза органического вещества, что искажает картину о реальном количестве доступного калия в почве [7]. Использование «жестких» методов оценки калийного состояния почв без учета гранулометрического состава
почв может приводить к большим ошибкам. Например, к существенному занижению оценки обеспеченности этим элементом на почвах легкого гранулометрического состава и значительному его завышению в отношении тяжелых почв [8].
Учитывая существующие методические издержки в оценке калийного состояния пахотных почв, при использовании калийных удобрений необходимо ориентироваться на данные полевых опытов. Достаточно стабильное содержание подвижного калия (по Чирикову) в почвах при низком уровне химизации не является основанием для отказа от использования калийных удобрений на черноземах.
Традиционно считается, что калийные удобрения необходимо вносить под культуры, выносящие много калия с урожаем для обеспечения сбалансированного минерального питания. Сахарная свекла при урожайности 45 т/га выносит 300-310 кг/га, а при урожайности 60 т/га - около 400 кг/га К2О [9, 10].
В полевых опытах установлена невысокая эффективность калийных удобрений на черноземах обыкновенных и южных тяжелого гранулометрического состава, что во многом определяется недостатком влаги, характерным для зон распространения этих почв. С повышением уровня агротехники, широким использованием приемов, направленных на накопление и сохранение почвенной влаги, оптимизации азотного и фосфорного питания, экономический эффект от применения калийных удобрений существенно возрастает [9].
Внесение в лесостепной зоне на черноземе типичном под сахарную свеклу азотных удобрений в дозе ^80 увеличивало урожайность на 4,3 т/га (15,2%) и снижало сахаристость корнеплодов на 1,7%, в результате чего прибавка выхода сахара составляла всего 1,5%. На черноземах плохо обеспеченных подвижными формами фосфора высока эффективность фосфорных удобрений. При внесении дозы Р180 прибавка урожайности свеклы достигала 5,5 т/га (19,5%), сахаристость не снижалась, а выход сахара увеличивался на 13,5%. Внесение только калийных удобрений в дозе К180 на 2,3 т/га (8,2%) увели-
чивало урожайность, практически не влияло на сахаристость корнеплодов и в итоге на 6,8% увеличивало выход сахара.
Совместное внесение азотных и фосфорных удобрений в дозе N^^8(5 увеличивало урожайность на 11,2 т/га (39,7%) и приводило к снижению содержания сахара в корнеплодах на 1,4%, при этом выход сахара возрастал на 27,6%. Максимальная прибавка урожайности 15,8 т/га (56%) и прибавка выхода сахара 45,5% достигались при дозе N^180^80 (табл. 4).
Математическая модель, описывающая влияние факторов на выход сахара имеет следующий вид:
В = 4,35 + 0,3Ш + 0,6№ + 0,^ - 0,07^ - 0^2;
R = 0,97,
где В - выход сахара, т/га; N Р, К - дозы азотных фосфорных и калийных удобрений в условных единицах («2» - 120 кг/га, «3» - 180 кг/га, «4» - 240 кг/га).
Расчет по этому уравнению регрессии показал, что оптимальная доза минеральных удобрений составляет Nl40P2з0K240. Калийные удобрения в интервале доз от 0 до 240 кг/га линейно увеличивали выход сахара. На фоне прибавка выхода сахара составляет 2,67 кг на каждый килограмм К2О [11].
Похожие результаты получены в опытах на темно-серых почвах Западной Лесостепи Украины. На фоне внесения под сахарную свеклу дозы N^^^0 оптимальной оказалась доза калия 120 кг/га. По отношению к фону урожайность увеличилась на 13%, а сбор сахара - на 15% [10].
Таким образом, в 1976-2009 гг. средневзвешенное содержание подвижных форм калия в почвах Белгородской области быто достаточно стабильным 120130 мг/кг, несмотря на то, что интенсивность баланса этого элемента изменялась в пределах 32,1-115,5%. Для получения высоких урожаев сахарной свеклы с хорошими технологическими качествами корнеплодов необходимо применять сбалансированное минеральное питание, в полной степени учитывающее потребность этой культуры в калии.
Литература
1. Минеев В.Г. Агрохимия и экологические функции калия. - М.: Изд-во МГУ, 1999. - 331 с.
2. Акулов П.Г. Воспроизводство плодородия и продуктивность черноземов. - М.: Колос, 1992. - 223 с.
3. Медведев В.В. Мониторинг почв Украины. - Харьков: ПФ «Антиква», 2002. - 428 с.
4. Прянишников Д.Н. Избранные сочинения. Т. 1. Агрохимия. - М.: Колос, 1952. - 735 с.
5. Плодородие черноземов России / под ред. Н.З. Милащенко. - М.: Агроконсалт, 1998. - 688 с.
6. Козлова О.Н., Соколова Т.А., Носов В.В., Балдина В.В. О содержании калия в различных вытяжках из черноземов и дерново-подзолистых почв разного гранулометрического и минералогического состава // Агрохимия, 2003, №10. - С. 13-21.
7. Прокошев В.В., Носов В.В. Уровень калийного питания - одно из условий устойчивого земледелия в Центральном Черноземье / Теория и практика использования агрохимических средств в современном земледелии ЦентральноЧерноземных областей России. - Белгород: Крестьянское дело, 2002. - С. 120-125.
8. Христенко А.А., Иванова С.Е., Гладких Е.Ю., Истомина Ю.А. Калийное состояние почв Украины и эффективность калийных удобрений // Питание растений, 2011, № 4. - С. 2-5.
9. Лукин С.В., Карцев Ю.Г., Кирикой Я.Т. Вынос азота, фосфора и калия с урожаем свеклы // Сахарная свекла, 1992, № 6. - С. 16-19.
10. Полевой В.М., Лукащук Л.Я. Эффективность применения хлористого калия при возделывании сахарной свеклы в условиях Западной Лесостепи Украины // Питание растений, 2011, № 4. - С. 5-8.
11. Лукин С.В. Эколого-агрохимические основы адаптивных систем земледелия для эрозионно-опасных и загрязненных тяжелыми металлами агроландшафтов в ЦЧР России / автореф. дисс. д.с.-х.н. - М., 1999. - 46 с.
