CC BY
29
Особенности потребления калия кукурузой в лесостепной зоне Зауралья
Д.И. Ерёмин, д.б.н., профессор, Е.А. Дёмин, аспирант, ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья
Кукуруза способна давать высокие урожаи зерна и зелёной массы, однако достигнуть этого возможно только за счёт высокого плодородия почв и минеральных удобрений. Одним из важных элементов питания является калий, его высокое содержание в почве обеспечивает улучшение фотосинтетической активности растений, увеличивает накопление углеводов в кукурузе. Наиболее сильно положительный эффект от калийных удобрений, как отмечает Ю.И. Ермохин, наблюдается на фоне высокой обеспеченности азотом и фосфором [1]. Для получения стабильно высоких урожаев зерна кукурузы необходимо предусмотреть научно обоснованное внесение минеральных удобрений, которые обеспечат оптимальное соотношение в почве элементов питания, необходимых для получения планируемой урожайности. Несбалансированность питательных веществ может привести к увеличению себестоимости продукции, а в отдельных случаях — к снижению урожая [2, 3].
Цель исследования — изучение калийного режима чернозёма выщелоченного в посевах кукурузы.
Материал и методы исследования. Исследование было проведено в лесостепной зоне Зауралья на территории Заводоуковского района (координаты: 56°19'07.71" С 66°35'21.69"). Схема опыта включала следующие варианты применения удобрений и планируемой урожайности: I. Контрольный (без удобрений); II. ^0Р60Кв0, 4,0 т/га зерна; III. ^юРвоКю, 5,0 т/га; IV. ^оРюоКюо, 6,0 т/га. Дозы удобрений были рассчитаны балансовым методом под планируемую урожайность.
Основную обработку почвы проводили плугом на глубину 23—25 см после уборки предшественника. Весной боронили в два следа боронами
БЗСС-1,0. Предпосевную культивацию проводили культиватором КПС-4, перед этим были внесены минеральные удобрения под планируемые урожайности с помощью сеялок СЗП-3,6. Посев проводили с междурядьем 70 см и нормой высева 70 тыс. семян на 1 га сеялками точного высева СУПН-8А. В опыте высевали гибрид кукурузы Ладожский 148 (ФА0-150).
Почва — чернозём сильновыщелоченный, маломощный, тяжелосуглинистый, с характерными признаками и свойствами для Северного Зауралья [4-6].
Содержание калия в почве определяли в основные фазы развития кукурузы методом Чирикова в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26204-91), в пятикратной повторности с каждого повторения. В растениях содержание калия определяли методом сырого озоления в серной кислоте с атомно-абсорбционно спектрометрическим окончанием (ПНД Ф 16.2.2:2.3.71-2011). Отбор образцов проводили в пятикратной повторности, анализировали отдельно листья, стебель, по мере появления початков - зерно и стержень.
Результаты исследования. Чернозёмные почвы Зауралья отличаются высоким содержанием подвижного калия. Однако их длительное сельскохозяйственное использование приводит к постепенному снижению обеспеченности этим элементом питания, потому что калийные и органические удобрения вносятся в очень малых дозах и преимущественно под овощные культуры [7-9]. Перед посевом содержание подвижного калия в пахотном слое составляло 168-177 мг/кг почвы, что соответствовало высокой обеспеченности по градации Чирикова (табл. 1). Его запасы составляли 504-532 кг/га, дифференцированность по профилю была незначительна. В фазу трубкования кукурузы на естественном агрофоне наблюдалось снижение
содержания калия в слое 0—10 и 10—20 см, где разница от первоначальных значений составляла 20 и 41% соответственно. Это связано с тем, что корневая система кукурузы в фазу трубкования хорошо развита в верхней части пахотного слоя. В слое 20—30 см наблюдалось незначительное снижение калия на 15 мг/кг почвы. В период восковой спелости зерна кукурузы в слое 0—20 см на естественном агрофоне изменений в содержании калия отмечено не было. Однако в более глубоком слое наблюдалось резкое его снижение до 76 мг/кг почвы. По нашему мнению, это связано с пересыханием верхнего слоя почвы, в связи с чем кукуруза начинает поглощать калий из более глубоких слоев.
На варианте с планируемой урожайностью 4,0 т/га зерна кукурузы в фазу трубкования в слое 0—10 см содержание подвижного калия уменьшилось на 12% относительно первоначальных значений. В слое 10—20 см изменений не произошло. Однако в слое 20—30 см в этот период было отмечено снижение калия с 166 до 118 мг/кг почвы. По нашему мнению, это связано с тем, что корневая система кукурузы на удобренном варианте лучше развивается и проникает в более глубокие слои почвы, что и приводит к интенсивному потреблению в слое 20—30 см. Незначительное снижение калия в слое 0—20 см связано с внесением калийных удобрений, которые частично компенсировали потребление элемента питания из верхних слоёв почвы. Однако уже к фазе восковой спелости зерна кукурузы наблюдалось снижение содержания калия в слое 0—10 и 10—20 см, где оно составляло 43 и 65% относительно фазы трубкования кукурузы. Незначительное снижение калия также происходило в нижней части пахотного горизонта.
На варианте с планируемой урожайностью 5,0 т/га зерна кукурузы в фазу трубкования, отмечалось уменьшение содержания калия по
всему пахотному слою. Максимальное снижение приходилось на слой 20—30 см и составило 49%. Такая же тенденция отмечается и на варианте с максимальным агрофоном ^РК 6,0 т/га). По нашему мнению, это связано с интенсивным нарастанием биомассы кукурузы на этих вариантах и дополнительным потреблением калия из почвы. В период восковой спелости зерна кукурузы на этих вариантах наблюдалось значительное снижение калия по всему пахотному слою.
По мере роста кукурузы содержание в ней калия постепенно меняется. В период трубкова-ния отмечалась максимальная его концентрация в растении. На естественном агрофоне данный показатель составил 2,8% от сухого вещества. Внесение минеральных удобрений на планируемую урожайность до 4,0 т/га зерна кукурузы привело к увеличению этого показателя до 3,1%. Дальнейшее повышение уровня минерального питания обеспечило возрастание содержания калия до 4,3% от сухого вещества (табл. 2).
К моменту цветения содержание калия в кукурузе уменьшалось на всех вариантах. На естественном агрофоне концентрация калия была ниже, чем в фазу трубкования, достигая 2,0%. Такая же закономерность наблюдалась и на вариантах с внесением удобрений на планируемую урожайность до 6,0 т/га зерна кукурузы, где значения снижались от 4,3 до 1,5% от сухого вещества.
В период восковой спелости зерна кукурузы общее содержание калия в растениях также снижалось. В вегетативной массе кукурузы на контроле содержание калия составило 2,1% от сухого вещества. Внесение удобрений на планируемую урожайность до 6,0 т/га зерна кукурузы не обеспечило увеличения содержания калия относительно контроля, его содержание уменьшилось до 1,9%. В зерне кукурузы на всех вариантах содержание калия не превышало 0,5% от сухого вещества. Та-
1. Динамика содержания калия в почве по вегетации кукурузы, мг/кг почвы
Фаза развития
Вариант Слой перед посевом трубкование восковая спелость НСР05
0-10 188 149 149 8
Контрольный 10-20 20-30 174 170 102 155 105 76 6 7
0-30 177 135 110 -
0-10 186 165 95 7
№К 4,0 т/га 10-20 170 165 57 4
20-30 166 118 104 6
0-30 174 149 85 -
0-10 179 122 76 6
№К 5,0 т/га 10-20 20-30 160 164 133 83 53 94 5 6
0-30 168 113 74 -
0-10 181 125 54 6
№К 6,0 т/га 10-20 174 148 37 6
20-30 161 122 85 6
0-30 172 132 58 -
3. Биогенный вынос калия кукурузой, кг/га
2. Содержание калия в растениях, % от сухого вещества
Вариант (фактор А) Фаза развития (фактор В)
трубкование цветение восковая спелость
вегетативная масса зерно
Контрольный NPK 4,0 т/га NPK 5,0 т/га NPK 6,0 т/га 2,8 3.1 4,3 4.2 2,0 1,6 1,8 1,5 2,1 1,9 2,0 1,9 0,5 0,4 0,4 0,5
НСР05 по фактору А=0,2; по фактору В=0,1; АВ = 0,2
Фаза развития (фактор В)
(фактор А) трубкование цветение восковая спелость, восковая
вегетативная масса спелость, зерно
Контрольный 35 205 195 20
NPK 4,0 т/га 50 153 201 22
NPK 5,0 т/га 46 197 216 22
NPK 6,0 т/га 64 203 222 28
НСР05 по фактору А =5; по фактору В =15; АВ= 15
кая же закономерность по снижению содержания калия в растениях отмечается и в исследованиях А.А. Дудука и Л.А. Куликова [10, 11].
Снижение концентрации калия в кукурузе в период от трубкования до восковой спелости обусловлено нарастанием биомассы. Для достоверного анализа необходимо изучить динамику биогенного выноса калия на протяжении вегетации кукурузы (табл. 3).
В период трубкования кукурузы биогенный вынос калия на естественном агрофоне составил не более 35 кг/га, внесение удобрений на планируемую урожайность до 5,0 т/га зерна кукурузы обеспечило увеличение выноса до 50 кг/га. Внесение повышенных доз минеральных удобрений на планируемую урожайность до 6,0 т/га зерна кукурузы способствовало увеличению выноса калия кукурузой на 45% относительно контроля.
В период цветения кукурузы содержание калия в кукурузе снижалось, однако биогенный вынос увеличивался за счёт прироста биомассы. На естественном агрофоне данный показатель в этот период составил 205 кг/га. На варианте с планируемой урожайностью 4,0 т/га зерна кукурузы, хоть уровень питания и был выше, чем на контроле, биогенный вынос был ниже на 25%. На вариантах с внесением удобрений на планируемую урожайность до 6,0 т/га зерна кукурузы различия в выносе калия относительно контроля были незначительны.
В период восковой спелости зерна кукурузы на естественном агрофоне вынос калия вегетативной массой составил 195 кг/га, тогда как на зерно приходилось не более 20 кг/га. Внесение удобрений на планируемую урожайность до 6,0 т/га зерна кукурузы способствовало увеличению выноса калия вегетативной массой кукурузы до 222 кг/га.
На вариантах с внесением удобрений на планируемую урожайность до 5,0 т/га вынос калия зерном кукурузы составил около 22 кг/га. Внесение
повышенных доз минеральных удобрений обеспечило увеличение выноса калия зерном кукурузы на 29% относительно контроля.
Выводы. 1. Чернозёмные почвы лесостепной зоны Зауралья характеризуются высокими запасами калия, способными формировать урожай зерна кукурузы до 6,0 т/га. Перед посевом содержание калия составляло 168—177 мг/кг почвы, до фазы трубкования кукурузы содержание в слое 0—30 см уменьшилось до 113—149 мг/кг почвы. Во вторую половину вегетации кукурузы отмечалось наибольшее уменьшение калия на естественном агрофоне до 110 мг/кг, внесение удобрений на планируемую урожайность до 6,0 т/га зерна кукурузы привело к снижению этого показателя до 58 мг/кг почвы.
2. Наибольшая концентрация калия в кукурузе приходится на фазу трубкования, на контроле она составляет 2,8% от сухого вещества. Внесение удобрений на планируемую урожайность до 6,0 т/га зерна кукурузы приводит к увеличению его содержания до 4,3% от сухого вещества. В фазу цветения кукурузы на всех вариантах отмечается значительное снижение концентрации калия в растениях до 1,5—2,0% от сухого вещества. В период восковой спелости кукурузы концентрация калия в зерне и вегетативной массе составляла не более 0,5 и 2,1% от сухого вещества, внесение дополнительного питания не повлияло на его концентрацию в кукурузе.
3. Биогенный вынос калия кукурузой на естественном агрофоне в фазу трубкования составлял 35 кг/га, внесение минеральных удобрений на планируемую урожайность до 6,0 т/га зерна кукурузы привело к увеличению выноса до 64 кг/га. В фазу цветения кукурузы на естественном агро-фоне происходит резкое увеличение биогенного выноса калия до 205 кг/га. На вариантах с внесением удобрений на планируемую урожайность до 5,0 т/га зерна кукурузы биогенный вынос составил
153 и 197 кг/га соответственно. В период восковой спелости вынос калия зерном при внесении удобрений на планируемую урожайность до 5,0 т/га составил 20—22 кг/га, при повышении уровня питания вынос увеличивался до 28 кг/га. Вынос вегетативной массой достиг по вариантам 222 кг/га.
Литература
1. Ермохин Ю.И., Склярова М.А. Динамика накопления доступного азота почвы под кукурузой и его использование при расчёте доз удобрений // Плодородие. 2010. № 5. С, 23-26.
2. Якименко В.Н. Влияние уровня калийного питания на продуктивность кукурузы и фонд калия в почве // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2005. № 5. С. 23—29.
3. Ерёмин Д.И., Дёмин Е.А. Фосфорный режим кукурузы, выращиваемой по зерновой технологии в лесостепной зоне Зауралья //Агропродовольственная политика России. 2017. №'5 (65). С. 86-91.
4. Ерёмин Д.И. Агрогенное изменение гранулометрического состава при распашке чернозёма выщелоченного в лесостепной зоне Зауралья // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2014. № 8. С. 34—36.
5. Eremin D.I. Changes in the content and quality of humus in leached chernozems of the Trans-Ural forest-steppe zone under the impact of their agricultural use // Eurasian soil science. 2016. T. 49. N 5. P. 538-545.
6. Ренев Е.П., Ерёмин Д.И., Еремина Д.В. Оценка основных показателей плодородия почв наиболее пригодных для расширения пахотных угодий в Тюменской области // Достижения науки и техники АПК. 2017. № 4. Т. 31. С, 27-31.
7. Агеев В.В. Калий в современном земледелии. Проблемы и их решения / В.В. Агеев, О.Ю. Лобанкова, Ю.И. Гречиш-кина [и др.] // Вестник АПК Ставрополья. 2016. № 2 (22). С, 115-121.
8. Носов В.В. Применение калийных удобрений в развитых странах Европы и Америки // Агрохимия. 2013. № 2. С, 37-41.
9. Ерёмин Д.И. Влияние длительного использования органо-минеральной системы удобрения зернового севооборота на динамику подвижного калия чернозёма выщелоченного // Плодородие. 2016. № 2. С. 28-31.
10. Дудук А.А., Болондзь А.В. Влияние системы удобрений на урожайность и качество зерна кукурузы на дерново-подзолистой почве // Агрохимия. 2009. № 8. С. 23—29.
11. Куликова JI.A. Динамика питательных элементов в растении кукурузы под влиянием некорневых подкормов // Агрохимический вестник. 2016. № 4. С. 46—48.
