CC BY
13
УДК 631.41
Н. А. Груздева1, О. А. Кулясова2
КАЛИЙНЫЙ РЕЖИМ СВЕТЛО-СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ
СЕВЕРНОГО ЗАУРАЛЬЯ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ГОСУДАРСТВЕННАЯ
СТАНЦИЯ АГРОХИМИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ «ТЮМЕНСКАЯ», ТЮМЕНЬ, РОССИЯ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СЕВЕРНОГО
ЗАУРАЛЬЯ», ТЮМЕНЬ, РОССИЯ
N. A. Gruzdeva1, O. A. Kulyasova2 POTASSIUM REGIME OF LIGHT-SADY SOIL OF NORTH ZAURAL 1FEDERAL STATE BUDGET INSTITUTION STATE STATION OF THE AGRICULTURAL SERVICE
"TYUMENSKAYA", TYUMEN, RUSSIA 2FEDERAL STATE BUDGET EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER EDUCATION «NORTHERN TRANSURAL STATE AGRARIAN UNIVERSITY», TYUMEN, RUSSIA
Наталья Александровна Груздева
Natalia Alexandrovna Gruzdeva [email protected]
Оксана Алексеевна Кулясова
Oksana Alekseevna Kulyasova [email protected]
Аннотация. В Западной Сибири стабильность калийного режима почв тяжелого гранулометрического состава обусловлена генетическими особенностями почвообразующих пород. Серые лесные почвы наименее изучены с точки зрения агрохимических свойств, в частности калийного режима, поскольку обладают широким диапазоном показателей плодородия в пределах типа. Исследования проводили в период с 1994 по 2016 гг. на реперном участке пахотной светло-серой лесной почвы. Репер расположен в южной части подтайги Северного Зауралья. Лабораторные исследования проводили в агрохимической станции «Тюменская». Установлено, что светло-серые лесные почвы юга Тюменской области характеризуются высокой обеспеченностью подвижным калием, что дает возможность выращивать зерновые и зернобобовые культуры без систематического внесения калийных удобрений. Показана многолетняя динамика содержания подвижного калия в светло-серой лесной почве, имеющая изменение от 114 до 190 мг/кг. Установлена сильная степень варьирования содержания подвижного калия в слое 0-40 см на протяжении всего периода исследований вследствие низкой емкости катионного обмена. Биогенный вынос калия зависит от формирования уровня урожайности выращиваемых культур. За 21 год в светло-серых почвах он составляет 1591 кг/га соответственно. Компенсация выноса калия происходит за счет внесения органических удобрений и частичного его перехода из валовых запасов почвы. При расчете баланса установлен дефицит калия в размере 76 кг/га ежегодно. Это подтверждает опасность возникновения калийного истощения пахотных светло-серых лесных почв в будущем. Для стабилизации калийного режима рекомендуется запашка соломы зерновых культур или периодическое внесение калийных удобрений, а также стабилизация гумусового состояния светло-серых лесных почв для повышения емкости катионного обмена.
Ключевые слова: светло-серая лесная почва; подвижный калий; биогенный вынос; баланс калия; пашня; плодородие; Северное Зауралье.
Abstract. In Western Siberia stability of soils' potash mode with heavy particle size distribution is caused by genetic features of parent rocks. Gray forest soils are the least studied from the point of view of agrochemical properties, in particular the potassium regime. They have a broad range of indicators of fertility within the type. The research was carried out between 1994 and 2016 in the reference area of arable light-grey forest soil. The marker is located in the southern part potage Northern Urals. Laboratory studies conducted in agro-chemical station "Tyumen". Found that light-gray forest soils of the South of Tyumen region are characterized by a high supply of movable potassium. This gives you the opportunity to grow grains and legumes without the systematic introduction of potash fertilizers. Long-term dynamics of maintenance of mobile potassium in the light gray forest soil from 114 to 190 mg/kg is shown. Strong extent of variation of mobile potassium content in a layer of 0-40 cm throughout the entire period of researches owing to the low capacity of cationic exchange is established. Biogenic removal of potassium depends on the formation of crops yield level. For 21years in light grey soils it is 1591 kg/ha, respectively. Compensation for potassium removal is due to the organic fertilizer and its partial transition from gross reserves of the soil. In the balance calculation annual deficit of potassium is 76 kg/ha. This confirms the risk of potassium depletion of arable light grey forest soils in the future. For potash stabilization the authors recommended plowing of grain crops straw or periodic application of potassium fertilizer. Also it is necessary to stabilize the humus status of light-grey forest soils to increase the capacity of cationic exchange.
Key words: light-grey forest soil; mobile potassium; nutrient removal; balance potassium; arable land; fertility; Northern Urals.
Введение. Калий очень важен для растений и является одним из главных элементов их питания. Он влияет на фотосинтез и образование белка. При оптимальном содержании в почве подвижного калия в растениях усиливается синтез целлюлозы и пектиновых веществ. Он стимулирует свыше 60 ферментов растений, может снизить содержание нитратов и уменьшить поступление тяжелых металлов и радионуклидов в сельскохозяйственные культуры [1]. По данным Н.В. Пухальской и ее коллег, калий способствует уменьшению интенсивности транспирации,
тем самым усиливая их засухоустойчивость [2]. Около 80% калия находится в клеточном соке в форме неорганических соединений. Он влияет на такие качественные характеристики зерновых, как натура зерна, энергия прорастания и всхожесть [3]. Также было экспериментально доказано, что оптимизация калийного питания приводит к повышению содержания клейковины в пшенице. При недостатке калия в почве происходит замедление роста и развития растений, снижается устойчивость к заболеваниям [4]. Его дефицит приводит к щуплости зерна, понижению всхожести и жизне-
28 Научный журнал Вестник Курганской ГСХА
деятельности. Калий улучшает зимостойкость многолетних и озимых культур [5].
Содержание калия в сельскохозяйственных культурах существенно варьирует. В отдельных органах растений калий накапливается по-разному. В зерне пшеницы его содержится не более 0,6% от массы, а в соломе - в два раза больше. Эта особенность проявляется во всех зерновых и зернобобовых культурах. Поэтому запашка соломы в качестве местного органического удобрения позволяет стабилизировать калийное состояние пахотных почв [6, 7].
Почвы юга Тюменской области характеризуются достаточными запасами калия для формирования средних и высоких урожаев сельскохозяйственных культур [8, 9]. Это генетическая особенность сибирских почв, сформировавшихся на богатых калием почвообразующих породах [10, 11].
Как показывают данные агрохимических служб, длительное сельскохозяйственное использование почв Северного Зауралья в пашне без применения калийных удобрений не оказало серьезного влияния на калийный режим, поскольку биогенный вынос калия частично компенсируется из его валовых форм. Также в последние десятилетия многие хозяйства измельчают и запахивают солому зерновых культур. Однако в условиях интенсификации земледелия существует угроза ухудшения калийного состояния, поскольку хозяйства юга Тюменской области обычно вносят азотные удобрения, реже - фосфорные, а калийные применяют только те предприятия, которые занимаются выращиванием овощей.
Цель исследований: Изучение динамики содержания подвижного калия в пахотных светло-серых лесных почвах юга Тюменской области.
Методика. Объектом исследований послужили пахотные светло-серые лесные почвы реперных участков ФГБУ ГСАС «Тюменская». Морфогенетические признаки и свойства изучаемых подтипов серых лесных почв характерны для Западной Сибири [12].
Светло-серая лесная почва была представлена на реперном участке №28. По гранулометрическому составу относится к среднесуглинистой разновидности, сформировавшейся на покровном суглинке. Реперный участок расположен вблизи д. Усалка Ярковского района Тюменской области (57о18'24''; 66о56'25''). Ориентировочно участок был распахан в 30-е годы XX века. С момента закладки участка и по настоящее время используется отвальная система обработки и зернопропашной севооборот с чередованием культур (картофель - яровая пшеница - яровая пшеница
- ячмень - овес). За 22 года исследований было внесено 230 т/га органических удобрений в виде торфонавозного компоста, приготовленного из низинного торфа и навоза КРС в соотношении 1:3. Среднее содержание веществ в торфонавозном компосте составило: органическое вещество - 220 кг/т; азот общий - 6 кг/т; фосфор - 2 кг/т и калий
- 5 кг/т. Органические удобрения вносились в дозах, варьирующих по годам от 45 до 50 т/га под картофель (1 раз в 5 лет). В качестве азотных удобрений использовалась аммиачная селитра, которую вносили перед посевом путем врезания на глубину 10-12 см сеялками С3-3,6. Также использовали двойной суперфосфат и аммофос, которые вносили при посеве; калийную соль - в осенний период под вспашку. Дозы удобрений рассчитывались ежегодно с учетом почвенных запасов питательных веществ. Солома зерновых культур на всех стационарах вывозилась. Система основной обработки почвы - отвальная разноглубинная. Под картофель проводят вспашку на глубину 25-27 см, под зерновые 20-22 см.
Почвенные образцы отбирались на глубину 0-40 см. Отбор, пробоподготовку и химические анализы выполняли сотрудники ФГБУ ГСАС «Тюменская». Определение агрохимических показателей проводилось в аккредитованной агрохимической лаборатории в соответствии с нормативной документацией на методы анализов: подвижные соединения калия по методу Чирикова [ГОСТ 26204-91]. Определение азота в органических удобрениях проводилось по ГОСТ 13496.4-93; фосфора - ГОСТ 26657-85; калия - ГОСТ 30504-97. Математическая и статистическая обработка результатов проводилась по Б.А. Доспехову, с использованием Microsoft Excel.
Результаты. Содержание подвижного калия в слое 0-40 см пахотной светло-серой лесной почвы в 1995 году составило 175 мг/кг (рисунок). Обеспеченность подвижным калием по градации Чирикова характеризовалась как высокая для зерновых культур.
2005г 2010г 2015г
Рисунок - Динамика подвижного калия в слое 0-40 см в пахотной светло-серой лесной почве( НСР05=10), мг/кг
В 2000 г содержание подвижного калия в пахотной светло-серой лесной почве возросло на 8%, достигнув 190 мг/кг почвы, что объясняется внесением органических удобрений и частичным пополнением из валовых форм. В период с 1995 по 2000 год калийные удобрения не вносились, а солома вывозилась с участка. В следующие пять лет содержание доступного для растений калия в почве снизилось, достигнув 159 мг/кг почвы. Снижение его содержания связано с тем, что в этот период с полей вывозилась солома, в которой его накапливается большое количество, а биогенный вынос калия сельскохозяйственной продукцией не успевал компенсироваться за счет его перехода из валовых форм в подвижные соединения [14]. Уменьшение составило 30% относительно 2000 года, потери соответствовали 149 кг/га. В последующие пять лет (2005-2010 гг.) содержание подвижных форм калия продолжало уменьшаться и достигло 114 мг/кг. Данный показатель снизился на 28% относительно 2005 г. Содержание подвижного калия к 2015 в светло-серой лесной почве выросло на 10% относительно 2010 г. и составило 126 мг/кг, что соответствовало высокой обеспеченности этим элементом питания.
С 2000 по 2015 гг. в хозяйстве, где расположен стационар, начали применять калийные удобрения. За период с 2000-2005 гг. было внесено всего 57 кг; 2005-2010 гг. - 19 кг; 2010-2015 гг. - 64 кг д.в./га. Средняя ежегодная доза калийных удобрений составила 9 кг д.в./га, чего явно недостаточно для компенсации биогенного выноса в агрофитоценозе. С 2010 г. наблюдалось постепенное накопление калия в светло-серой лесной почве, что объясняется его переходом из валовых форм в доступные для растений соединения.
Биогенный вынос калия в светло-серой лесной почве за 21 год составил 1591 кг/га, что соответствовало 76 кг/га ежегодного расхода. Приходная часть состояла из вносимых минеральных удобрений (140 кг д.в./га) и калия, поступающего из органических удобрений (1150 кг д.в./га).
Рассчитанный нами баланс калия показал отрицательную динамику - дефицит калия за 21 год составил 205 кг д.в./га, что соответствовало 10 кг/га ежегодно.
Выводы. На основании полученных данных было установлено, что содержание доступного для растений калия в пахотных светло-серых лесных почвах за 21 год исследований изменялось в диапазоне от 114 до 190 мг/кг почвы. Тип светло-серых лесных почв, вовлеченный в пахотный фонд, характеризуется высокой обеспеченностью калием. Биогенный вынос калия на светло-серой лесной почве за 21 год составил 1591кг/га. Вносимых органических и минеральных удобрений недостаточно для компенсации биогенного выноса калия. Расчет баланса показал ухудшение калийного состояния. А пополнение запасов подвижного калия в пахотной светло-серой лесной почве во многом происходят за счет перехода его из валовых форм.
Список литературы
1 Минеев В.П Агрохимия и экологические функции калия. М.: Изд-во МПУ 1999. 332 с.
2 Пухальская Н.В, Сычев В.П., Собачкин А.А. Особенности калийного питания сельскохозяйственных растений в оптимальных и неблагоприятных условиях. М.: ВНИИА, 2009. 192 с.
3 Пубанов М.В. Продуктивность и качество зерна со-ртообразцов голозёрного ячменя в северной лесостепи Тюменской области. Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2015. №1. С. 145-148.
4 Еремина Д.В., Демин Е.А. Агроэкономическое обоснование выращивания кукурузы на зерно в лесостепной зоне Зауралья. Агропродовольственная политика России. 2016. №12(60). С. 27-30.
5 Моисеева К.В. Продуктивность сортов озимой пшеницы. Аграрный вестник Урала. 2017. №9 (163). С. 30-34.
6 Еремин Д.И., Ахтямова А.А. К вопросу о стабилизации питательного режима за счет запашки соломы зерновых культур. Вестник Государственного аграрного университета Северного Зауралья. 2016. №4 (35). С. 21-26.
7 Еремин Д.И., Ахтямова А.А. Химический состав растительных остатков сельскохозяйственных культур, выращенных на различном агрофоне в лесостепной зоне Зауралья. Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2017. № 2 (125). С. 32-38.
8 Котченко С.П, Воронин А.Я. Динамика плодородия пахотных почв Тюменской области. Достижения науки и техники АПК. 2016. №7. С. 41-43.
9 Котченко С.П., Прудева Н.А., Еремин Д.И. Динамика агрохимических свойств старопахотного чернозема лесостепной зоны Зауралья. Плодородие. 2017. №2 (95). С. 12-15.
10 Eremin D.I, Eremina D.V. Influence of granulometric composition structure of anthropogenic-reformed soil on ecology of infrastructure (2016) Procedía Engineering. 2016. №165. P. 788-793. DOI: 10.1016/j.proeng. 2016.11.776.
11 Еремин Д.И. Свойства почвообразующих пород Тура-Пышминского междуречья. Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. №4 (66). С. 210-213.
12 Кураченко Н.Л. Оценка и динамика агрофизического состояния черноземов и серых лесных почв Красноярской лесостепи: автореф. дис.. д-ра биол. наук. Томск, 2010. 35 с.
13 Ерёмин Д.И. Влияние длительного использования органоминеральной системы удобрений зернового севооборота на динамику подвижного калия чернозема выщелоченного. Плодородие. 2016. №2 (89). С.28-31.
References
1 Mineev V.G. Agrohimiya i ehkologicheskie funkcii kaliya. - Moscow: Izd-vo MGU. 1999. 332 p. (in Russ.).
2 Puhal'skaya N.V, SychevV.G., Sobachkin A.A. Osoben-nosti kalijnogo pitaniya sel'skohozyajstvennyh rastenij v opti-mal'nyh i neblagopriyatnyh usloviyah. Moscow: VNIIA, 2009. 192 p. (in Russ.).
3 Gubanov M.V. Produktivnost' i kachestvo zerna sortoo-brazcov golozyornogo yachmenya v severnoj lesostepi Tyu-menskoj oblasti. Bulletin of KrasGAU. No. 1. 2015. P. 145-148 (in Russ.).
4 Eremina D.V., Demin E.A. Agroehkonomicheskoe obos-novanie vyrashchivaniya kukuruzy na zerno v lesostepnoj zone Zaural'ya. Agro-food policy in Russia. 2016. No 12 (60). P. 2730 (in Russ.).
5 Moiseeva K.V. Produktivnost' sortov ozimoj psheni-cy. Agrarian Bulletin of the Urals. 2017. No. 9 (163). P. 3034 (in Russ.).
6 Eremin D.I., Ahtyamova A.A. K voprosu o stabilizacii pi-tatel'nogo rezhima za schet zapashki solomy zernovyh kul'tur. Bulletin of State agrarian University of Northern Trans-Ural. 2016. No. 4 (35). P. 21-26 (in Russ.).
7 Eremin D.I., Ahtyamova A.A. Himicheskij sostav rasti-tel'nyh ostatkov sel'skohozyajstvennyh kul'tur, vyrashchennyh na razlichnom agrofone v lesostepnoj zone Zaural'ya. Bulletin of KrasGAU. 2017. No 2 (125). P. 32-38 (in Russ.).
8 Kotchenko S.G., A.YA. Voronin. Dinamika plodorodiya pahotnyh pochv Tyumenskoj oblasti. Achievements of Science and Technology of AIC. 2016. No. 7. P. 41-43 (in Russ.).
9 Kotchenko S.G., Grudeva N.A., Eremin D.I. Dinamika agrohimicheskih svojstv staropahotnogo chernozema lesostepnoj zony Zaural'ya. Plodorodie. 2017. No. 2 (95). P. 12-15 (in Russ.).
10 Eremin D.I, Eremina D.V. Influence of granulomet-ric composition structure of anthropogenic-reformed soil on ecology of infrastructure (2016) Procedia Engineering. 2016. No. 165. P. 788-793. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.11.776.
11 Eremin D.I. Svojstva pochvoobrazuyushchih porod Tura-Pyshminskogo mezhdurech'ya. Proceedings of the Orenburg State Agrarian University. 2017. No. 4 (66). P. 210-213 (in Russ.).
12 Kurachenko N.L. Ocenka i dinamika agrofizichesk-ogo sostoyaniya chernozemov i seryh lesnyh pochv Kras-noyarskoj lesostepi: avtoref. dis.. d-ra biol. nauk. Tomsk, 2010. 35 p. (in Russ.).
13 Eryomin D.I. Vliyanie dlitel'nogo ispol'zovaniya or-ganomineral'noj sistemy udobrenij zernovogo sevooborota na dinamiku podvizhnogo kaliya chernozema vyshchelochenno-go. Plodorodie. 2016. No. 2 (89). P. 28-31 (in Russ.).
