CC BY
31
ТРАНСФОРМАЦИЯ КАЛИЯ ПОЧВЫ НА ФОНЕ КАЛИЙДЕФИЦИТНЫХ СИСТЕМ УДОБРЕНИЯ
Е.Г. Лямцева, А.И. Иванов*
Великолукская государственная сельскохозяйственная академия Научно-исследовательский агрофизический институт (Санкт-Петербург)
Динамика калийного состояния дерново-подзолистых почв - один из наиболее дискуссионных вопросов агрохимии. По мнению В.Г. Минеева (2005), повышение запасов подвижного калия в почве требует значительно больших, по сравнению с расчетными, затрат калийных удобрений. В.Г. Сычев (2000) считает, что увеличение содержания подвижного калия может происходить даже при отрицательном балансе этого элемента в системах удобрения. В тоже время установлено, что деградация калийной составляющей почвенного плодородия может протекать значительными темпами и по скорости превышать деградацию азотного и фосфатного состояния почв (Лит-винович и др., 2006). Усугубляет проблему и практически повсеместное интенсивное использование окультуренных почв без применения калийных удобрений на фоне преимущественного внесения азотных.
Динамику калийного состояния изучали в условиях стационарного полевого опыта, заложенного в 1987 г. в учхозе «Удрайское» (Великолукский район Псковской области). Почва дерново-слабоподзолистая легкосуглинистая хорошо окультуренная. На время закладки опыта она имела следующие агрохимические показатели: гумус -2,71%, рНкс1 - 6,2, Нг - 1,89 мг-экв/100 г, 8 - 8,45 мг-экв/100 г, V - 82%, подвижный фосфор - 599 мг/кг, калий валовой - 2,3%, калий обменный - 506 мг/кг, подвижный
- 466 мг/кг, необменный - 1740 мг/кг, легкорастворимый
- 188 мг/кг.
Опыт проводили в развернутом во времени полевом севообороте «картофель ранний - рожь озимая - свекла кормовая - овес - кукуруза - ячмень». Он включал пять вариантов системы удобрения, из которых в настоящей статье представлены в таблице 1. Первые две ротации севооборота азот вносили в дозе 120 кг/га под все культуры, в третьей - 90 кг/га под зерновые и 120 кг/га под про-
пашные культуры. Возделывали районированные сорта сельскохозяйственных культур по принятым технологиям. Урожай учитывали сплошным весовым методом.
Показатели калийного состояния почвы определяли с использованием стандартных методик: валовой калий атомно-эмиссионным методом после спекания по Смиту, необменный - по Пчелкину, обменный - по Масловой, подвижный - по Кирсанову, легкорастворимый - по Дашевскому.
Площадь опытных делянок 112 м2, повторность трехкратная. Статистическую обработку данных учета урожая выполняли дисперсионным методом, химических анализов - дробным.
Использование почвы в интенсивном зернопропашном севообороте на фоне калийдефицитной системы удобрения с повышенными дозами азота не могло сохранить калийное состояние на исходном уровне. Причины этому - высокие продуктивные и непродуктивные потери калия. По данным А. А. Короткова (1972), только под влиянием естественного почвообразовательного процесса на фоне избыточного увлажнения инфильтра-ционные потери калия на легких почвах могут составлять до 20 кг/га в год. Естественно, все это сказалось на динамике калийного режима почвы в полевом опыте. Ухудшение практически всех его показателей было напрямую связано с невозмещенным выносом элемента. Дефицит баланса калия в контроле за 3 ротации достиг 2543 кг/га. Применение азотных удобрений обострило его на 36% (3440 кг/га), а калийных в дозе 60 кг/га снижало до уровня контроля - 2440 кг/га. Невосполнение запасов калия с растительным опадом и удобрениями привело к резкому снижению его содержания в почве. Содержание подвижных и водорастворимых соединений в контроле за годы исследований снизилось с 493 до 206 мг/кг (в 2,4
1. Изменение калийного состояния хорошо окультуренной дерново-подзолистой почвы
Вариант Баланс Содержание соединений калия, мг К2О в кг почвы
К2О, кг/га легкорастворимый обменный подвижный необменный
I ротация; над чертой - в начале опыта (1987 г ), под чертой - в конце I ротации (1992 г.)
Контроль 193 528 493 1752
-899 174 433 410 1685
N120 195 512 499 1793
-1303 160 405 380 1614
^0-120Р60Кб0 176 479 422 1671
-805 140 405 348 1516
конец II ротации (1998 г.)
Контроль -1689 54 296 290 1514
N120 -2331 52 260 255 1365
^0-120Р60Кб0 -1567 48 290 265 1440
конец III ротации (2004 г.)
Контроль -2543 33 160 206 580
N120 -3440 24 168 175 532
^0-120Р60Кб0 -2440 24 168 186 632
раза) и со 193 до 33 мг/кг (в 5,8 раз). Интенсивность этого процесса напрямую зависела от уровня дефицита баланса калия в системе удобрения и была максимальной в варианте с односторонним внесением азота: содержание подвижного калия снизилось с 499 до 175 мг/кг (в 2,9 раза), а водорастворимого со 195 до 24 мг/кг (в 8,1 раз).
Внесение 60 кг/га К2О с удобрениями хотя и несколько замедляло, но не предотвращало деградацию калийного состояния. Запасы водорастворимого калия в этом варианте снизились в 7,3 раза (со 176 до 24 мг/кг), подвижного - в 2,3 раза (с 422 до 186 мг/кг). Среднегодовое снижение содержания подвижного калия в контроле было 16 мг/кг, в варианте М90-120 1 7 мг/кг и 12 мг/кг в варианте М90-120Р60К60.
Всего продуктивные потери калия составили: 2543, 3440 и 3520 кг/га, что должно было привести к сокращению подвижных соединений калия на 848, 1146 и 1173 мг/кг, т.е. к полному их исчерпанию. Однако общие потери подвижных соединений элемента составили лишь 33,8% (в контроле), 26,5% (в варианте К) и 18,2% (в варианте №К) от теоретически предполагаемых величин. Это свидетельствует о том, что в процессе вегетации растения использовали не только обменные, но и необменные формы калия. Конечно, нельзя исключать использование некоторого количества калия и из подпахотного горизонта.
Условно допуская, что в общем выносе калия растениями часть, потребленная за счет подвижных соединений, будет соответствовать снижению их содержания в почве, тогда остальную часть выноса правомерно отнести на необменные соединения. В этом случае культуры зернопропашного севооборота в среднем использовали необменный калий (% от общего выноса): на 54-72% - в контроле, на 64-78% - в варианте с азотом и на 67-81% с полным минеральным удобрением (рисунок). В среднем по вариантам, когда культуры во II ротации лучше использовали подвижные соединения, сокращалась роль необменных соединений. Очевиден также факт усиления потребления необменного калия почвы на 9% под действием азотных удобрений. Однако сопоставление потерь
необменного калия, полученных расчетным путем на основе выноса элемента растениями и определенных аналитически (2н НС1), показало, что продуктивные потери необменного калия не единственная причина снижения его содержания в почве (табл. 2).
Снижение содержания необменного калия в почве соответствовало размерам выноса элемента лишь в I и II ротациях севооборота. Причем в I ротации расчетный вынос необменных соединений превосходил фактическое снижение на 150 мг/кг в контроле, 136 мг/кг в варианте с азотом и на 35 мг/кг с полным минеральным удобрением. Это, вероятно, связано с мобилизацией природного необменного калия более высокоэнергоемких позиций. Возможно также, что эта часть калия была потреблена культурами из подпахотного горизонта. Во II ротации фактическое снижение содержания необменного калия практически соответствовало расчетным величинам. В конце III ротации севооборота превышение фактических потерь необменного калия над расчетными составило 736 мг/кг - в контроле, 544 мг/кг - в варианте К, 596 мг/кг - в варианте №К. Вероятно, эти величины составляют непродуктивные потери калия почвы, которые могут быть связаны как с солевой теорией миграции элемента, так и с возможными процессами лессиважа и партлювации.
Долевое участие подвижного и необменного калия в питании культур севооборота
Так как дерново-подзолистые почвы расположены в
80 60 % 40 20 0
72,663678-3
А 6--Г I
I II
I II ш I II ш
необменный калий подвижный калий
ротации
Контроль N90-120 N90-120? 6сК60
32.9
29,8
28
27,7
27,4
27,1
21,7
2. Баланс между подвижными и необменными формами калия в системе почва-растение
Вариант Вынос калия, мг/кг Разница между расчетным и фактическим снижением содержания необменного калия, мг/кг
общий из подвижных соединений из необменных соединений
теоретический (расчетный) фактический (определяемый аналитически)
I ротация
Контроль 300 83 217 67 +150
N 434 119 315 179 +136
№К 264 74 190 155 +35
II ротация
Контроль 263 120 143 171 -28
N 343 125 218 249 -31
№К 252 83 169 76 +93
III ротация
Контроль 282 84 198 934 -736
N 369 80 289 833 -544
№К 291 79 212 808 -596
Всего за 3 ротации
Контроль 845 287 558 1172 -614
N 1146 324 822 1261 -439
№К 807 236 703 1039 -468
гумидной зоне, то при наличии промывного водного режима с преобладанием элювиальных процессов почвообразование направлено на разрушение агрогенных свойств, в частности, вынос извести, ила, обесструкту-ривание. Отмечается переорганизация минеральной части почвы в сторону увеличения содержания пептизиро-ванной массы и доли менее прочно связанных агрегированных илов, а также переход силикатов в супердис-персное состояние, что активизирует процесс передвижения частиц по профилю (Чижикова, 2002; Караваева, 2005). Вследствие этого происходит потеря минералов-носителей биофильных элементов, в том числе калия.
Впервые предположение о том, что причиной больших потерь калия является пептизация почвенных коллоидов и удаление их за пределы пахотного горизонта, высказано А.В. Петербургским и В.П. Поповой (1955). Катион калия передвигается в составе коллоидной мицеллы, находясь: а) в обменно-поглощенном состоянии и б) в составе минерального скелета коллоидной частицы, который может составлять до 80% всего веса коллоида. Гоголев А.И. и др. (1996) считает, что пептизация и дезагрегация глин происходит в результате удаления Бе-гумусовых пленок с поверхностей микроагрегатов наряду с чередующимися циклами увлажнения - высыхания. Этот про-
цесс играет роль стартового механизма в миграции глинистых частиц и увеличивает поверхность взаимодействия глинистых минералов с агрессивными почвенными растворами, ускоряя трансформацию и разрушение минералов. Подобный механизм активизировался вследствие дегумификации почвы именно в III ротации севооборота, когда она проявилась наиболее заметно. Общее снижение содержания гумуса к этому времени составило 11,8%.
В пользу солевой теории миграции калия можно привести результаты лизиметрических исследований Лайна и Бизелла (цит. по А.В. Петербургскому, 1960) на суглинистой почве, которые показали, что потери элемента от выщелачивания на обрабатываемых почвах составляли около 62 кг/га. По мнению В.В. Прокошева, И.П. Дерюгина (2000), условия для миграции калия создаются при выпадении осадков в апреле - начале июня, когда удобрения внесены, а потребление их растениями еще не происходит.
Таким образом, можно утверждать, что система земледелия, в той или иной мере ориентированная на эксплуатацию почвенных запасов калия, приводит к развитию деградационных процессов в отношении этого элемента. Система стремится к равновесному состоянию, свойственному природным аналогам.
ЮБИЛЕИ ИНСТИТУТА
В 1938 г. постановлением Совнаркома СССР в Александровском районе была организована селекционная станция, обслуживающая одновременно Владимирскую и Ивановскую области. В 1956 г. решением ЦК КПСС и Совета Министров СССР она была преобразована во Владимирскую государственную областную сельскохозяйственную опытную станцию, а в 1959 г. станция была переведена в Суздальский район, где находится и по сей день. В 1991 г. на базе станции в центре уникальных земель Ополья было организовано государственное учреждение «Владимирский научноисследовательский институт сельского хозяйства» Россельхозакадемии.
У истоков рождения института стояли замечательные люди: М.К. Понамарчук (первый директор), затем М.А. Смурыгин, НФ Лыскин, Е.Ф. Толкачев, В.Г. Кротов, А.Л. Иванов (ныне академик РАСХН). Их научный кругозор и масштабность мышления позволили создать работоспособный исследовательский коллектив и мощную материально-техническую базу, что сделало институт одним из ведущих научных центров страны.
Здесь начинали свое научное восхождение известный ученый С.А. Воробьев, академик РАСХН Н.А. Корнеев, селекционер А.Ф. Мережко. Профессор С.С. Сдобников на суздальских землях применил свою теорию по комбинировано-ярусной обработке почв.
Учеными института выведены продуктивные, устойчивые к болезням и стрессам сорта озимой пшеницы (Нива, Тау, Суздальская 2, Сплав, Мера, Лавина, Поэма), яровой пшеницы (Люба, Энита, Приокская, Лада, Мис, Злата), яровой тритикале (Гребешок), ярового ячменя (Суздалец), потенциал которых колеблется у озимых в пределах 50-80 ц/га, яровых - 50 ц/га и выше.
Институт располагает уникальной коллекцией зерновых культур, собранных в разных частях света и занимается выращиванием и распространением оригинальных семян. Ученые ведут первичное семеноводство картофеля 8 сортов и разрабатывают основы рациональных севооборотов в местных условиях. Институт работает в тесном содружестве с учеными учебных и научно-исследовательских учреждений России, стран ближнего и дальнего зарубежья.
Сегодня Владимирский НИИСХ возглавляет к. т.н. Николай Петрович Коннов, который полон энергией, знаниями и творческими планами. Сочетание организаторских способностей, его любовь к земле и огромный опыт дают неплохие результаты.
Редакция и редколлегия журнала поздравляют коллектив ГУ «Владимирский НИИСХ» с юбилеем и желают всего самого доброго и столь же успешного движения вперед!
