CC BY
15ЗАПАСЫ КАЛИЯ В ЭРОДИРОВАННЫХ ПОЧВАХ ПРИ ВНЕСЕНИИ
МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ
Т.В. Нечаева, В.М. Назарюк, д.б.н., Институт почвоведения и агрохимии СО РАН
Введение. Сдерживающим фактором в интенсификации сельскохозяйственного производства в Западной Сибири является водная эрозия почв, которой охвачено здесь около 3,5 млн га пашни [3, 4, 6, 7]. В связи с более высоким выносом калия растениями, по сравнению с азотом и фосфором, деградация калийной составляющей плодородия почвы может происходить значительно быстрее, чем это можно ожидать в отношении других макроэлементов. Это особенно актуально в последнее время, когда применение калийных удобрений в сибирском земледелии практически прекращено и ежегодный дефицит калия, даже при невысоких урожаях, составляет более 30 кг/га [5, 8, 12]. В настоящее время соотношение между азотом и калием в структуре используемых удобрений в Западной Сибири составляет 10 : 1 и более [11]. Такой дисбаланс питательных элементов в агроце-нозах может сводить на нет эффективность минеральных удобрений. Поэтому чрезвычайно важен постоянный контроль за состоянием запасов калия в почве.
Цель настоящей работы - изучить влияние эродированности (смытости) почв Предсалаирья и минеральных удобрений на динамику запасов калия в агроценозах.
Объекты и методы. Экспериментальные исследования проводили в 2006 г. на неэродированной, слабо- и среднеэро-дированной темно-серой оподзоленной и на неэродированной и среднеэродированной черноземно-луговой оподзоленной почвах Предсалаирья северной лесостепи Западной Сибири. В микрополевые опыты были включены следующие варианты: 1) контроль (без удобрений) и Н60Р60К60 на темно-серой почве при выращивании луговых трав (ежа сборная, тимофеевка луговая, костер безостый, клевер луговой, горошек многостебельный, одуванчик обыкновенный, люцерна серповидная, полынь обыкновенная и др.); 2) контроль и К90Р90К90 на чер-ноземно-луговой почве при возделывании картофеля (сорт Луговской). Минеральные удобрения вносили в мае в виде мочевины, суперфосфата гранулированного и хлористого калия.
Аналитическую работу выполняли общепринятыми агрохимическими методами. Формы почвенного калия (приведе-
ны в расчете на элемент) извлекали следующими экстраген-тами: легкообменную - 0,005нСаС12; обменную - 1 н. СЫ3СООКЫ4 (по Масловой); необменную - 2н НС1 (по Пчел-кину) [1]. Математическую обработку проводили по Доспе-хову на основе взаимодействия факторов эродированности и удобренности почвы.
В метровом слое неэродированной темно-серой оподзо-ленной почвы исходные запасы влаги на период закладки опыта составили 276 мм, содержание гумуса и валового азота в пахотном слое - 5,75 и 0,23 % соответственно, легкоподвижного фосфора - 2,0 мг/кг, рН водн. - 5,6. В слабо- и сред-неэродированной почве запасы влаги соответствовали 289 и 297 мм, содержание гумуса в слое 0-20 см уменьшилось до 2,64 и 3,85 %, легкоподвижного фосфора - до 0,37 и 0,81 мг/кг, валового азота - до 0,17 % независимо от степени смы-тости почвы, реакция среды изменилась незначительно.
В метровом слое неэродированной черноземно-луговой оподзоленной почвы исходные запасы влаги на период посадки картофеля составили 359 мм, содержание гумуса и валового азота в пахотном слое 5,3 и 0,2 % соответственно, легкоподвижного фосфора - 0,62 мг/кг, рН водн. - 5,5. В средне-эродированной почве запасы влаги уменьшились до 311 мм, содержание гумуса и валового азота также снизилось до 4,0 и 0,16 % соответственно, легкоподвижного фосфора - до 0,30 мг/кг, реакция среды осталось без изменений.
Результаты и обсуждение. Калийный фонд почвы обычно подразделяют [2, 10, 12] на четыре взаимосвязанных компонента (формы), основываясь, прежде всего, на прочности связи тех или иных групп катионов калия с почвенной твердой фазой: калий легкообменный (почвенного раствора) - обменный - необменный - минерального скелета (структурный). Такое разделение носит весьма условный характер, поскольку ионы калия находятся в непрерывном движении.
В слое 0-60 см неэродированной темно-серой почвы запасы легкообменной формы калия (табл. 1) за весь исследуемый период наблюдений в контрольном варианте постепенно снижались независимо от степени ее эродированности.
1. Запасы форм калия (1 — легкообменная, 2 — обменная, 3 — необменная) в темно-серой оподзоленной почве в зависимости от степени
ее эродированности и применения минеральных удобрений, г/м2
Вариант 24.05 21.06 03.08 08.09
1 2 3 1 2 3 Неэродированная 93 465 1 2 3 1 2 3
Контроль 3,7 3,0 85 423 5,4 91 374
N60P60K60 6,3 106 501 5,0 110 420 3,9 102 400 3,3 85 409
Слабоэродированная
Контроль 4,1 97 434 3,8 91 408 2,5 93 466
n6op6okôo 6,0 95 463 5,6 114 407 3,4 92 359 2,2 94 401
Среднеэродированая
Контроль 8,0 112 445 6,2 101 382 3,8 101 494
n6op6okôo 9,7 108 492 13,2 143 473 8,0 123 382 5,5 135 449
НСРо,5 0,21 1,73 2,12 0,17 2,12 1,58 0,17 1,58 1,73
Внесение К60Р60К60 способствовало увеличению запасов легкообменного калия, особенно в начальный период вегетации. В то же время при внесении удобрений наблюдали аналогичный контрольному варианту тренд в изменении запасов легкообменной формы калия в течение вегетации. Хотя был случай, когда эта закономерность нарушалась. Так, в варианте К60Р60К60 на среднесмытой темно-серой почве запасы легкообменного калия возросли на 65 % в 1-ый укос луговых трав по сравнению с исходными.
Вообще легкообменный калий почвы, находящийся в водорастворимой форме, в наибольшей степени подвержен внешнему воздействию. Эта форма калия тесно связана с калийным комплексом почвы и является непосредственным источником
12
питания растений [8, 12]. Уровень легкообменного калия дает представление о степени истощенности почв, ее способности десорбировать ионы этого элемента в раствор, что отражается на запасах и темпах усвоения калия растениями.
В слое 0-60 см неэродированной и среднеэродированной черноземно-луговой почвы по фазам развития картофеля запасы легкообменного калия в (табл. 2) в среднеэродирован-ной почве были выше по сравнению с неэродированной, что связано с задержкой роста растений из-за менее благоприятного режима увлажнения среднесмытой почвы в первую половину вегетации.
Внесение К90Р90К90 способствовало увеличению запасов легкообменной формы калия только в неэродированной почве
Плодородие № 1*2008
This document was created using
Solid Converter PDF
во время бутонизации и уборки примерно на 15 и 45 %. Постепенное снижение запасов легкообменного калия от фазы бутонизации до клубнеобразования связано с увеличением биомассы картофеля и наибольшим потреблением элемента растениями. При этом запасы легкообменной формы калия в период клубнеобразования культуры в среднесмытой почве были выше по сравнению с несмытой.
2. Влияние минеральных удобрений на неэродированной (1) и среднеэродированной (2) черноземно-луговой оподзоленной почве на запасы форм калия, г/м2
Фазы развития картофеля
Вариант
Исход- _ клубне-
бутониза- _ Уборка
ные цветение образова-
ция
ние
1 2 1 2 1 2 12 12
Легкообменная
Контроль 7,4 10,7 7,5 8,7 5,9 6,0 7,3 6,1
N9GP9GK9G 11,9 11,3 8,5 10,1 6,3 8,1 5,8 4,8 10,5 4,1
HCPg,5 G,2G G,2G 0,20 0,20
Обменная
Контроль 1GB 148 106 123 86 115 122 98
N9GP9GK9G 12B 121 1G3 136 91 137 101 104 135 91
HCPo,5 3,10 3,10
Необменная
Контроль 553 559 739 674 246 399 515 491
N9GP9GK9G 5GB 55B 4BB 5G6 637 717 272 336 535 43G
HCPo,5 3,10 2,60
Обменная форма калия связана с поверхностью органоми-неральных коллоидов и расположена на специфических позициях вторичных минералов, способствует достижению динамического равновесия калия в основном за счет процессов сорбции и десорбции элемента, взаимодействия с необменным калием и практически доступна растениям [8-10, 12].
В 1-й и во 2-й укосы луговых трав применение удобрений по сравнению с контролем способствовало увеличению запасов обменного калия в несмытой и слабосмытой почве примерно на 20 %, в среднесмытой - 30 %; через месяц после 2-го укоса трав - только в среднесмытой почве на 35 %. За вегетационный период отмечали постепенное уменьшение запасов подвижных форм калия в почве независимо от степени ее смытости и удобренности. Это связано с увеличением биомассы растений в течение вегетации и наибольшим потреблением легкообменной и обменной форм калия, как самых доступных для их питания. Запасы подвижных форм калия в среднеэродированной почве были существенно выше по сравнению с неэродированной и слабоэродированной. Это обусловлено минералогическим составом и запасами калия в иллювиальном горизонте, который вовлекается в пахотный слой при вспашке эродированных почв [4].
В неэродированной и среднеэродированной черноземно-луговой почве по фазам развития картофеля запасы обменного калия в среднеэродированной почве были выше по сравнению с неэродированной. Применение N90P90K90 способствовало увеличению обменной формы калия в несмытой почве на период клубнеобразования и в уборку на 17 и 11 % соответственно; в среднесмытой во время массового цветения картофеля - на 11 %. При этом наблюдали постепенное снижение запасов обменной формы калия от фазы бутонизации к фазе клубнеобразования независимо от эродированности почвы.
Оценить темпы усвоения почвенного калия, а также ближайшие ресурсы его пополнения обменной формы можно по запасам в почве необменного калия. Эта форма находится в структуре слюдоподобных минералов и органоминеральных смектитовых комплексов, участвует в формировании равновесной системы и является частично доступной для питания растений [8-10, 12].
В неэродированной темно-серой почве за вегетационный период в контрольном варианте несмытой почвы наблюдали снижение запасов необменного калия. В контроле слабо- и среднесмытой почвы ко второму укосу луговых трав отмечали постепенное уменьшение запасов необменной формы калия, а после этого укоса, наоборот, увеличение примерно на
15 и 30 % соответственно. Минеральные удобрения не способствовали повышению содержания необменной формы калия независимо от степени смытости почвы. Только через месяц после 2-го укоса трав в варианте Н60Р60К60 неэродиро-ванной почвы по сравнению с контролем отмечали незначительное повышение запасов необменного калия, что связано с восстановлением динамически равновесного состояния этого элемента в почве.
В неэродированной и среднеэродированной черноземно-луговой почве к периоду цветения запасы необменного калия существенно возросли во всех исследуемых вариантах опыта. В фазу клубнеобразования по сравнению с цветением запасы необменной формы калия резко уменьшились: в контроле и Ы90Р90К90 несмытой почвы примерно на 70 и 60 %; в среднесмытой почве - на 40 и 50 % соответственно. В уборку по сравнению с клубнеобразованием отмечали значительное повышение запасов необменного калия в обоих вариантах неэродированной и среднеэродированной почвы примерно на 50 и 20 % соответственно. Существенные различия в запасах необменной формы калия по фазам развития культуры связано, прежде всего, с неодинаковым поведением минералов в изменяющихся гидротермических условиях в период вегетации [9, 10]. Внесение Ы90Р90К90 по сравнению с контролем повышало запасы необменного калия в неэродированной почве в фазу клубнеобразования и уборку, в среднеэродирован-ной - в фазу цветения картофеля.
Влияние минеральных удобрений сказывается не только на запасах форм калия в почвах, но и на продуктивности растений (табл. 3). Внесение Н60Р60К60 по сравнению с контролем способствовало повышению урожайности трав на несмытой почве в 1,6 раза, на слабо- и среднесмытой - в 2,2 и 1,5 раза. Увеличение биомассы растений на среднесмытой почве по сравнению с несмытой и слабосмытой, вероятно, обусловлено более благоприятными гидротермическими условиями, сложившимися в ней за вегетационный период. При внесении Ы90Р90К90 по сравнению с контролем на не-смытой почве урожайность клубней и ботвы повышалась, соответственно, в 1,6 и 1,4 раза, на в среднесмытой - в 1,4 и 1,7 раза.
3. Урожайность луговых трав (г/м2) и картофеля (кг/м2), вынос
макроэлементов растениями при внесении минеральных удобре-
ний на эродированных почвах
Вариант Вынос Урожайность n p
K
Луговые травы, сух.масса, темно-серая неэродированная почва
Контроль 186 2,93 1,05 4,19
N60P60K60 302 5,07 1,51 7,17
слабоэродированная
Контроль 151 2,71 0,74 3,30
N60P60K60 326 5,41 1,31 8,28
среднеэродированная
Контроль 279 3,54 1,29 9,99
N6GP6GK6G 417 5,39 1,74 16,90
HCPo,5 2,12 0,021 0,024 0,027
Клубни / ботва (сырая) картофеля, черноземно-луговая неэродиро-
ванная почва
Контроль 3,50 / 2,17 7,04 / 6,73 2,18 / 1,25 8,89I7,27
N90P90K90 5,47 / 3,07 9,06 / 11,12 3,51 / 1,91 17,48I1G,77
среднеэродированная
Контроль 2,47 I 1,23 2,79 I 2,26 2,02 I 0,67 8,45I5,75
N9GP9GK9G 3,07 I 2,0 3,95I5,39 2,35I0,90 9,68I9,48
HCPo,5 3,1 I 3,93 0,026I0,031 0,029I0,031 0,026I0,026
Вынос макроэлементов луговыми травами на темно-серой оподзоленной почве зависел от степени ее эродированности и удобренности. В контроле слабосмытой почвы по сравнению с несмытой наблюдали снижение выноса растениями азота, фосфора и калия; в среднесмытой - наоборот, достоверное их повышение. Внесение Н60Р60К60 способствовало существенному увеличению выноса азота и фосфора растениями независимо от степени эродированности почвы. Вынос калия травами на неэродированной и среднеэродированной почве возрос в 1,7 раза; на слабоэродированной - в 2,5 раза.
Плодородие № 1*2008
Э Solid Converter PDF
13
This document was created using
Вынос азота клубнями и ботвой картофеля в контрольном варианте неэродированной почвы был существенно выше, чем на среднеэродированной. Применение Ы90Р90К90 по сравнению с контролем на неэродированной почве способствовало увеличению выноса азота клубнями и ботвой в 1,3 и 1,7 раза; на среднеэродированной - в 1,4 и 2,4 раза соответственно. В контрольном варианте несмытой и среднесмытой почвы вынос фосфора клубнями был заметно выше по сравнению с ботвой. При внесении удобрений отмечали повышение выноса фосфора картофелем независимо от смытости почвы. Внесение удобрений на несмытой почве привело к повышению выноса калия клубнями и ботвой в 2,0 и 1,5 раза; на средне-смытой - в 1,1 и 1,6 раза соответственно. Вынос элементов питания растениями был значительно выше на неэродирован-ной почве и возрастал с ростом урожайности картофеля и удобренности почвы.
Литература
I. Агрохимические методы исследования почв. - М.: Наука, 1975. -656 с. 2. Важенин И.Г., Карасева Г.И. О формах калия в почвах и калийном питании растений // Почвоведение. - 1959. - № 3. - С. 1121. 3. Гаджиев И.М., Танасиенко А.А., Курачев В.М., Назарюк В.М., Артамонова В.С. Почвоведение в Сибири: некоторые итоги и перспективы развития // Сибирский экологический журнал. - 1998. - N° 6. - С. 491-500. 4. Каштанов А.Н., Явтушенко В.Е. Агроэкология почв склонов. - М.: Колос, 1997. - 240 с. 5. Минеев В.Г., Бычкова Л.А. Состояние и перспективы применения минеральных удобрений в мировом и отечественном земледелии // Агрохимия. - 2003. - N° 8. -С. 5-12. 6. Назарюк В.М., Нечаева Т.В. Калийное состояние эродированных почв Западной Сибири // Земледелие. - 2007. - № 1. - С. 1617. 7. Орлов А.Д. Водная эрозия почв Новосибирского Приобья. -Новосибирск: Наука. Сиб. отделение, 1971. - 176 с. 8. Прокошев В.В., Дерюгин И.П. Калий и калийные удобрения. - М.: Ледум, 2000. - 185 с. 9. Пчелкин В.У. Почвенный калий и калийные удобрения. - М.: Колос, 1966. - 336 с. 10. Середина В.П. Калий в автоморфных почвах на лессовидных суглинках. - Томск: Изд-во Том. ун-та, 1984. - 216 с.
II. Шипилова М.А. Некоторые итоги поставок минеральных удобрений в 2004 году по Новосибирской области // Сельские новости. -2004. - № 12. - С. 15-16. 12. Якименко В.Н. Калий в агроценозах Западной Сибири. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2003. - 227 с.
14
Плодородие № 1*2008
This document was created using
Solid Converter PDF
