CC BY
37
УДК 631.42: 631.423
МОНИТОРИНГ КАЛИЙНОГО РЕЖИМА ПОЧВ ЗЕМЕЛЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ УГОДИЙ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
М. М. Овчаренко, доктор с.-х. наук, профессор
НП «Агрохимический союз, г. Москва, E-mail: RAUNA-m@mail.ru
В. Н. Темников, канд. с.-х. наук
Инженерная академия менеджмента и агробизнеса, E-mail: 123kirill@bk.ru
О. Д. Шафронов, доктор с.-х. наук, профессор
ФГУ ЦАС «Нижегородский» г. Нижний Новгород, E-mail: agrohim@mail.nnov.ru
Изложены результаты обобщения данных многолетнего агрохимического обследования почв центрами и станциями агрохимической службы по содержанию калия в почвах различного гранулометрического состава на основе статистических форм 5ДДЗ по состоянию на 01.01.2008 года. Приведено распределение площадей пахотных почв по градациям содержания обменного калия. Дан анализ динамики объемов применения калийных удобрений в земледелии отдельных областей России.
Ключевые слова: калийный режим, плодородие, удобрения, тип почвы.
Проблема калия в настоящее время стоит особенно остро практически во всех земледельческих регионах нашей страны, где отмечается дефицитный баланс элемента. Это вполне закономерно при ничтожных дозах удобрений и ежегодном выносе калия урожаем, обеспеченном, по существу, за счет мобилизации потенциального плодородия почвы и сопровождающемся во многих регионах эрозионными процессами. Например, картофель при урожае клубней 300 ц/га потребляет 300 кг калия с гектара, при сборе зеленой массы кукурузы 600 ц/га потребляется 250 кг калия; с урожаем зерна 40 ц/га - 120 кг калия с гектара. Такая хозяйственная деятельность может привести к серьезным негативным агроэкологическим и экономическим последствиям. Особенно остро потребность в калийных удобрениях возникает на почвах легкого гранулометрического состава и при возделывании культур с высоким выносом калия, в частности, картофеля.
Роли калия при оценке состояния плодородия почвы и продуктивности агроэко-систем пока еще не уделяется должного внимания. Однако многочисленные исследования доказывают важную многофункциональную роль калия и калийных удобрений в метаболизме веществ в растениях, в повышении урожайности и качества продукции, в снижении заболеваемости растений грибными болезнями, в том числе корневыми гнилями, в ингибировании процессов поступления радионуклидов в растения, в активизации симбиотической азото-
фиксации бобовыми культурами [1-3]. Натура зерна, качество, товарный вид и сохранность овощной продукции, номерность льноволокна, содержание сахара в сахарной свекле - это лишь некоторые показатели качества продукции, которые находятся в тесной зависимости с уровнем калийного режима [2].
Около 2/3 пашни России находится в зонах рискованного земледелия. Как минимум один год из пяти бывает крайне неблагоприятным и, как это неоднократно было доказано, достаточный уровень калия в почве способствует значительному ослаблению влияния негативных погодных явлений.
Опыт зарубежного земледелия показывает, что стратегия высокоэффективного производства учитывает внесение калийных удобрений в стабильных дозах, несмотря на несравнимо больший уровень калия в почве, чем в нашей стране. Сельхозтоваропроизводитель уверен, что внесение калийных удобрений обеспечивает гарантии получения высокой урожайности с высоким качеством продукции в условиях экстремальных метеоусловий, воздействия вредителей и болезней [4].
При установлении рациональных доз калийных удобрений необходимо учитывать способность почв фиксировать калий, а также способность растений усваивать его. Анализируя состояние калия в системе почва-растение, ряд исследователей указывают на то, что дефицит баланса калия в почве приведет к повышению фиксирую-
щей способности почв, «...и в ряде случаев возникнет необходимость существенного повышения доз удобрений для создания достаточного уровня калийного питания растений» [5].
Наличие разных резервных форм калия позволяет почве обеспечивать калийное питание растений вследствие трансформации его из необменной в более подвижную, доступную для растений форму. Этим можно объяснить, что в настоящее время в условиях применения крайне низких доз калийных удобрений наблюдается достаточное содержание подвижных форм калия в почве.
Однако использование пахотных земель постепенно истощает резервные запасы калия, что может привести к разрушению алюмосиликатов [5, 6]. В этих условиях калийные удобрения наряду с другими являются средством сохранения и повышения плодородия земель сельскохозяйственного назначения. Однако с 1991 г. по настоящее время применение калийных удобрений снизилось более чем в 10 раз.
В агрохимслужбе проведено более 50 тыс. опытов, не оставляющих сомнений в практической целесообразности использования калийных удобрений, при внесении которых на всех основных культурах Центрального района России получены высокие и устойчивые прибавки урожая. Статистическая обработка данных краткосрочных полевых опытов агрохимической службы с использованием математических методов анализа позволила установить количественную зависимость урожая и качества продукции от доз калийных удобрений, погодных
условий и основных агрохимических свойств почв. Результаты показали, что долевое (от полного удобрения) участие калия в прибавке урожая большинства сельскохозяйственных культур в Нечерноземной зоне России находится в пределах от 18,3 % на дерново-подзолистых почвах до 18,9 % на серых лесных почвах при окупаемости 1 кг К2О удобрений прибавкой урожая зерна, соответственно, 2,5 и 2,3 кг [2].
Применение калийных удобрений, как более дешевых и менее энергоемких, способствует эффективному использованию не только азотных удобрений, но и других дорогостоящих средств химизации и мелиорации.
В России в последнее время калий используется практически только при местном внесении в виде комплексных удобрений. Кроме того, отмечена тенденция к существенному уменьшению доли калия в составе применяемых удобрений. Эффект от калия будет достоверным, если норма внесенного удобрения обеспечит достаточный сдвиг содержания подвижного калия в почве в год внесения.
На станциях и в центрах агрохимической службы под методическим руководством ГВЦ Минсельхоза РФ составлены электронные карты с наложением на них агрохимических показателей почв, позволяющие произвести оценку уровня калийного режима и возможного спроса на калийные удобрения. Имеются карты областей, где на основе систематического агрохимического обследования почв представлена обеспеченность почв калием (рисунок).
Уровни обеспеченности почв Рязанской области обменным калием
Таблица 1
Распределение площадей почв пашни Центрального федерального округа согласно градациям содержания в них обменного калия, га
Административно-территориальная единица Площадь сельхозугодий Проведено агрохимическое обследование Содержание обменного калия
Очень низкое Низкое Среднее Повышенное Высокое Очень высокое
Российская Федерация 190 541 500 100 166 412 657 743 6 005 395 14 632 908 19 586 010 18 185 899 12 890 817
Центральный ФО 30 585,700 15 625 866 291 678 2 125 564 3 408 606 3 433 150 2 019 027 420 918
Белгородская обл. 1 936,200 953 785 698 15 927 108 086 294 366 278 052 71 272
Брянская обл. 1 744,500 1 200 416 75 856 219 520 182 958 130 560 98 925 23 103
Владимирская обл. 872,900 585 394 17 806 117 893 157 574 107 214 28 963 1 651
Воронежская обл. 3 994,700 2 185 862 500 12 572 166 977 508 798 705 008 162 790
Ивановская обл. 688,800 548 784 15 460 127 008 115 512 60 324 20 866 3 825
Калужская обл. 1 264,900 701 673 50 730 268 776 216 790 89 667 32 870 3 850
Костромская обл. 812,300 676 339 24 612 173 474 173 641 88 089 17 846 1 601
Курская обл. 2 377,600 1 028 153 0 4 853 343 866 293 331 106 545 18 412
Липецкая обл. 1 910,200 1 447 768 197 24 718 389 553 444 230 206 197 89 128
Орловская обл. 1 983,500 849 409 9 182 199 531 190 052 61 291 19 242 4 158
Рязанская обл. 2 328,800 602 666 21 307 162 784 177 755 67 023 19 690 5 927
Смоленская обл. 1 698,300 859 482 43 370 237 590 148 027 81 628 39 703 16 984
Тамбовская обл. 2 638,700 2 082 935 0 11 782 438 312 948 057 368 581 2 488
Тверская обл. 2 079,500 1 008 923 15 282 343 880 369 798 152 606 44 642 11 224
Тульская обл. 1 714,400 411 121 2 951 91 298 139 266 54 855 20 213 2 590
Ярославская обл. 992,300 483 156 13 728 113 959 90 440 51 111 11 684 1 914
Применение калийных удобрений, даже при возросших на них ценах, является агроэкологически и экономически выгодным и необходимым приемом практически для всех регионов страны. Результаты мониторинга плодородия почв, полученные агрохимической службой на полях хозяйств различных форм собственности, показывают, что применение калийных удобрений
даже на почвах, характеризующихся достаточной обеспеченностью подвижным калием, обеспечивает высокую окупаемость затрат.
Для научно обоснованного определения потребности в калийных удобрениях и их распределения в хозяйстве по культурам, полям, особенно при ограниченных ресурсах, необходимо иметь более объек-
Таблица2
Распределение площадей почв пашни Северо-Западного федерального округа согласно градациям содержания в них обменного калия, га
Административно-территориальная единица Площадь сельхозугодий Проведено агрохимическое обследование Содержание обменного калия
Очень низкое Низкое Среднее Повышенное Высокое Очень высокое
Северо-Западный ФО 5 073 400 2 971 515 91 300 509 788 569 414 422 927 294 588 69 846
Архангельская обл. 492 300 425 787 3 607 43 699 77 232 69 862 39 666 16 632
Вологодская обл. 1 109 400 439 504 13 244 131 391 156 258 79 387 31 646 3 458
Калининградская обл. 640 100 493 613 81 9 199 48 226 88 536 82 584 28 368
Мурманская обл. 18 900 14 578 2 047 5 295 3 879 1 398 957 1 001
Новгородская обл. 614 500 434 036 23 577 98 321 96 392 63 230 45 350 6 950
Псковская обл. 1 220 100 892 075 44 424 194 549 158 068 101 138 81 029 5 470
Респ. Карелия 103 300 55 672 0 8 800 10 100 8 550 7 950 3 800
Респ. Коми 211 100 216 250 4 320 18 533 19 259 10 827 5 407 4 168
тивные данные, характеризующие обеспеченность почв доступным для растений калием. При этом стоит отметить, что используемые в агрохимической службе до настоящего времени почвенные вытяжки для определения подвижного калия нуждаются в совершенствовании [6, 7].
Обобщение результатов агрохимического обследования на основе статистической формы 5ДДЗ показало, что на 15,6 млн. га обследованной площади пашни Центрального и 3,0 млн. га Северо-Западного Федеральных округов более 25 % площади занимают почвы, имеющие низкое содержание подвижного калия (табл. 1 и 2). Аналогичная картина наблюдается в Приволжском Федеральном округе. Здесь на обследованной площади пашни 27,1 млн. га площади почв с низким содержанием обменного калия в зависимости от субъекта занимают от 6 до 25 % (табл. 3).
В зависимости от типа почв и их гранулометрического состава, температурных условий и режима увлажнения содержание калия в почвах колеблется в значительных пределах. Так, многообразный почвенный покров Нижегородской области на 80 % представлен глинистыми и суглинистыми почвами, однако эффективность калийных удобрений достаточно высока. Применение калийных удобрений в этой области планомерно возрастало и к началу 80-х годов было достаточно сбалансированным. В 19861990 гг. (максимум применения средств хи-
мизации) из 142 кг/га вносимых минеральных удобрений 42 кг/га приходилось на долю калия. При этом дозы дифференцировались по типам почв: на дерново-подзолистых супесчаных почвах вносили в среднем по 56 кг/га, а на черноземах с повышенным и высоким содержанием калия (20 % площадей - более 250 мг/кг) - по 29 кг/га калийных удобрений, что обеспечивало в среднем по области положительный баланс калия в земледелии (+ 24,2 кг/га) [8].
Однако с начала 90-х годов, при снижении общего объема применения средств химизации, сокращение доли калийных удобрений шло более стремительно. В 19911995 гг. калия вносили в 2,3 раза меньше (18 кг/га) и его баланс в земледелии перешел в отрицательный (-9,2 кг/га), а в 19962000 гг. его применение практически прекратилось (по 5 кг/га в среднем по области) при балансе калия в земледелии -11,2 кг/га.
Переход баланса калия в отрицательный обусловил снижение его содержания в почве, где количество этого элемента питания снизилось в среднем по области на 19 мг (со 144 до 125 мг/кг).
Анализ изменения агрохимической характеристики почв за 30-летний период показал, что динамические процессы накопления и утраты почвенного калия на разных типах почв протекали с различной интенсивностью. В начальный период химизации (1965-1970 гг.) содержание калия в
Таблица 3
Распределение площадей почв пашни Приволжского федерального округа согласно градациям содержания в них обменного калия, га
Административно-территориальная единица Площадь сельхозугодий Проведено агрохимическое обследование Содержание обменного калия
Очень низкое Низкое Среднее Повышенное Высокое Очень высокое
Приволжский ФО 51 533 600 27 050 893 95 515 1 526 383 5 327 074 6 542 004 6 152 574 2 209 387
Кировская обл. 2 757 200 1 955 789 22 877 347 673 619 494 402 816 155 427 50 759
Коми-пермяцкий АО 2213 100 1 037 722 2 131 110 575 391 809 316 430 103 548 24 563
Нижегородская обл. 2 841 700 1 884 172 42 705 254 442 391 687 359 526 180 346 29 672
Оренбургская обл. 10 312 900 3 469 330 4 846 269 726 1 023 532 680 113 740 205 0
Пензенская обл. 2 819 700 1 806 000 500 18 300 280 000 510 200 434 000 179 000
Респ. Башкортостан 7 119500 2610 119 1 498 74 768 529 357 720 954 827 084 450 279
Респ. Марий Эл 719 200 547 759 99 56 993 111 778 29 631 3 462 562
Респ. Мордовия 1 582 100 1 174 963 8 170 60 961 172 490 210 239 165 012 72 466
Респ. Татарстан 4 486000 3189202 4 900 113641 643306 1 103452 997 859 294 544
Самарская обл. 3 805300 2 565 619 75 12 698 163639 492228 602 884 420 726
Саратовская обл. 8117800 4 389 184 3 811 136415 576982 1 114893 1 421 979 370 553
Ульяновская обл. 2 047000 1 747 706 426 19710 240896 420325 409 074 298 595
Чувашская Респ. 979700 673330 3 477 50481 182105 181197 111 694 17 668
почвах было обусловлено его естественными запасами. Так, на черноземах, сформированных на коренных (юрских) глинах, отмечалось наибольшее количество калия -172 мг/кг, серые лесные почвы на суглинках и частично на супесях содержали 118 мг/кг, а дерново-подзолистые песчаные почвы имели самые низкие запасы этого элемента питания - 90 мг/кг.
При высоких и планомерно наращиваемых объемах применения средств химизации содержание калия в различных типах почв было обусловлено уже не их генетическими свойствами, а соотношением между количеством внесенных калийных удобрений и выносом калия с урожаем.
Так, на период максимального применения калийных удобрений содержание калия в черноземах, оставаясь наибольшим по сравнению с другими типами почв (162 мг/кг), снизилось по абсолютному значению на 10 мг/кг, на что имелись объективные причины. В теплой сухой юго-восточной зоне области были сосредоточены посевы теплолюбивых и калиелюби-вых культур (гречихи, сахарной свеклы, кукурузы) и выращивались самые высокие урожаи всех сельскохозяйственных культур. Определенное влияние оказала и особая реакция растений на условия калийного питания: чем больше калия в почве, тем больше они его усваивают и выносят с урожаем. В результате заниженные дозы внесения калийных удобрений на почвах с высоким содержанием калия не обеспечили его положительного баланса.
На серых лесных и дерново-подзолистых почвах дозы калийных удобрений были в 1,5-2 раза выше, что и обеспечило рост содержания в них обменного калия соответственно на 29 и 46 мг/кг.
Процесс деградации почвенного плодородия, наступивший после резкого сокращения применения удобрений (19931999 гг.), зависел также от физико-химических свойств различных типов почв. В наибольшей степени (на 21 %) сократилось содержание калия на дерново-подзолистых почвах, несколько меньше (на 14 %) - на серых лесных почвах, и лишь на 8 % на черноземах.
Количество почв с низким содержанием калия (до 80 мг/кг) на черноземах увеличилось лишь на 4 %, в то время как на серых лесных почвах на 8 %, и на дерново-подзолистых на 17 %, что в 4 раза больше, чем на черноземах.
В среднем по области содержание калия в почвах за последние 10 лет сократилось на 19 мг/кг. При отрицательном ба-
лансе калия его запасы в почве (без внесения калийных удобрений) будут и дальше снижаться до естественного уровня, обусловленного наличием глинных минералов.
По состоянию на 01.01.2010 г. обобщены данные о состоянии плодородия пахотных почв Российской Федерации. На площади пахотных угодий 7,6 млн. га, или 9,2 % от обследованной, выявлены почвы с низким содержанием обменного калия.
Расчеты показывают, что при сохранении имеющегося уровня применения калийных удобрений за короткий период уровень калийного режима практически вернется к исходному состоянию. Способность даже плодородной почвы восстанавливать содержание легкодоступных форм калия за счет потенциальных запасов сохраняется в течение лишь нескольких лет.
Острый дефицит калия создаст общий дисбаланс в минеральном питании растений, что неизбежно приведет к расширению зоны рискованного земледелия, в которой сельскохозяйственные культуры особенно подвержены воздействию неблагоприятных факторов. При низком уровне калийного питания азотные удобрения становятся менее эффективными, резко увеличивается накопление нитратов, значительно ухудшается хранение продукции.
Литература
1. Минеев, В. Г. Агрохимия и экологические функции калия / В. Г. Минеев. - М.: МГУ, 1999. - 332 с.
2. Державин, Л. М. Применение минеральных удобрений в интенсивном земледелии / Л. М. Державин. - М.: Колос, 1992. -272 с.
3. Сычёв, В. Г. Тенденции изменения агрохимических показателей плодородия почв Европейской части России / В. Г. Сычёв. -М.: ЦИНАО, 2000. - 187 с.
4. Шаймухаметов, М. Ш. Калийное состояние пахотных почв Европейской территории России / М. Ш. Шаймухаметов, Л. С. Тра-вникова // Почвоведение. - 2000. - № 3. -С. 329-339.
5. Прокошев, В. В. Калий и калийные удобрения / В. В. Прокошев, И. П. Дерюгин. - М.: Ледум, 2000. - 185 с.
6. Медведева, О. П. К вопросу оценки обеспеченности растений доступным калием / О. П. Медведева // Агрохимия. - 1987. -№ 1. - С. 1-16.
7. Калийное состояние почвы, методы его оценки и пути оптимизации / Т. А. Соколова. - М.: Изд-во МГУ, 1987. - 46 с.
8. Шафронов, О. Д. Эколого-агрохимиче-ская оценка плодородия дерново-подзолистых почв Волго-Вятского региона при их
длительном сельскохозяйственном использовании: автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук / О. Д. Шафронов. - Казань, 2006. - 45 с.
