АГРОХИМИЯ, 2007, № 2, с. 14-18
УДК 631.4164:631445.24
ДИНАМИКА ОБМЕННОГО КАЛИЯ И ЕГО МИНИМАЛЬНЫЕ УРОВНИ В АГРОЦЕНОЗАХ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ
© 2007 г. Л. В. Никитина, И. В. Володарская
Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д.Н. Прянишникова 127550 Москва, ул. Прянишникова, 31а, Россия Поступила в редакцию 28.08.2006 г.
Системное изучение информации банка данных динамики содержания обменного калия (К2Ообм) в пахотных горизонтах дерново-подзолистых почв, созданного по результатам длительных опытов России и стран СНГ, выявило факт стабилизации К2Ообм на минимальном уровне (К2От;п). Показано, что уровень К2Отщ, воспроизводимый почвой в условиях калийного истощения, сопряжен с гранулометрическим составом. Установлен диапазон варьирования значений К2Отщ, который за счет их увеличения расширяется от супесчаных почв к средне- и тяжелосуглинистым. Показана общая закономерность изменения величины К2От^ в исследованных почвах от содержания физической глины.
ВВЕДЕНИЕ
До сих пор обеспеченность культурных растений калием продолжают диагностировать по содержанию в почве К2Ообм, который извлекается 1 н. раствором КН4ОАс (метод Масловой). Этот показатель хорошо коррелирует с урожаем и выносом калия, но недостаточен для оценки калийного режима. В отсутствие применения удобрений сохраняется исходная обеспеченность почвы К2Ообм за счет трансформации форм калия [1-4]. Однако в исследованиях отдельных авторов было установлено, что по мере калийного истощения почвы происходит снижение обменного калия до минимального уровня. Последний был определен как уровень, ниже которого содержание обменного калия в почве не опускается, несмотря на продолжающийся вынос растениями [5, 6]. Устойчивость в течение длительного времени содержания в почве К2Ообм при дефицитном балансе калия обеспечивается дополнительным высвобождением этого элемента из необменных форм [7-11].
При истощении почвы по калию в соответствии с концепцией трансформационного ряда слоистых силикатов [12, 13] происходит превращение слюдоподобных структур в лабильные минералы. Такие изменения со временем приводят не только к увеличению калийфиксирующей способности, но и к снижению доступности обменного почвенного калия для растений вследствие резкого повышения селективности почв к калию [14].
Для установления закономерностей калийного режима пахотных почв в условиях некомпенсиру-емого выноса калия растениями весьма актуальным представляется изучение результатов длительных опытов с использованием методов системного анализа. Настоящая работа посвящена исследованию динамики содержания обменного
калия в контрольных и ^-вариантах длительных опытов на дерново-подзолистых почвах различного гранулометрического состава.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследования проведены на основе опубликованной информации длительных опытов [15]. Динамика обменного калия изучалась как в отдельных экспериментах, так и по совокупности наблюдений в них, организованных в банк данных.
Банк данных для изучения калийного режима дерново-подзолистых почв формировали на основе банка наблюдений за агрогенной динамикой гумуса [16-18] путем его дополнения. Он является массивом чисел, учитывающих в виде переменных величин основные агрономические и педоге-нетические факторы, ответственные за динамику и трансформацию калия в пахотных почвах. В настоящий момент банк включает 500 наблюдений из 47 длительных опытов, продолжительность которых варьирует от 4 до 46 лет (средняя продолжительность наблюдений составляет 14 лет).
Варианты опытов, рассматриваемые как наблюдения, представлены по горизонтали. По вертикали учтены следующие факторы: гранулометрический состав, длительность опыта, период наблюдения, доля участия групп культур севооборота (зерновые, пропашные, многолетние травы, однолетние травы, пар чистый), среднегодовая продуктивность севооборота, среднегодовая доза навоза, среднегодовые дозы N Р2О5 и К2О в составе полного минерального удобрения и в №-вариан-тах, известкование, содержание гумуса в начале и конце периода наблюдения, содержание К2Ообм в начале и конце периода наблюдения. Организованная в указанном порядке информация долго-
срочных экспериментов стала предметом изучения калийного режима, складывающегося в пахотных дерново-подзолистых почвах в условиях агрогенного истощения. Рассматривали контрольные и ^-варианты отдельно для легких (супесчаные и легкосуглинистые) и тяжелых (средне- и тяжелосуглинистые) почв. Полученный характер динамики обменного калия отражает результаты 42 наблюдений в 21 опыте на легких и 38 наблюдений из такого же числа опытов на тяжелых почвах. Опытные данные обрабатывали с помощью программы STATISTICA.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
При рассмотрении динамики обменного калия исходное его содержание в каждом конкретном варианте опыта было условно принято за 100%. Статистический анализ данных (метод наименьших квадратов) показал, что в вариантах № и абсолютного контроля в пахотных горизонтах дерново-подзолистых почв происходило снижение
Содержание К2Ообм, % от исходного 140 г 120 100 80 60 40 20
■ легкие почвы - тяжелые почвы
0 4 8 12 16
Длительность опытов, лет
Рис. 1. Динамика обменного калия в дерново-подзолистых почвах разного гранулометрического состава (в контрольных и №-вариантах).
содержания обменного калия до определенного предела, величина которого в дальнейшем не менялась (рис. 1).
Стабилизация содержания К2Ообм на низких значениях позволяет ввести параметр минималь-
Таблица 1. Содержание обменного калия в дерново-подзолистых почвах без применения калийных удобрений, мг/100 г почвы
Опытные учреждения Длительность опыта, лет Продуктивность севооборота, ц з.е./га в год Содержание обменного К2О в конце наблюдений
контроль № контроль №
Супесь
НИИСХ ЦРНЗ 11 18.8 22.4 5.0 4.2
Гомельская СХОС 6 23.4 30.4 6.8 7.0
ВНИПТИОУ 16 23.4 30.1 8.3 6.1
Среднее - - - 6.7 5.8
Суглинок легкий
БелНИИПА 7 24.6 30.4 5.4 5.4
ВНИИМЗ 12 23.8 30.0 4.9 4.8
БелНИИЗ 5 40.3 55.4 6.4 5.7
Витебская СХОС 7 23.0 30.5 7.3 9.4
8 20.6 25.4 6.5 4.4
8 21.8 30.8 5.8 4.9
Среднее - - - 6.1 5.8
Пермская СХОС ВНИИ льна Раменская СХОС Среднее
24 14 10
Суглинок средний 12.8 18.1 15.8
Суглинок тяжелый
18.1 23.4 20.6
10.1
6.7 7.2 8.0
ЦОС ВИУА (опыт Сигаркина) 21 15.6 23.4 10.8 9.9
ЦОС ВИУА (СШ-8) 7 28.8 32.3 11.5 10.8
ЦОС ВИУА (опыт 1937 г.) 46 25.5 28.5 10.1 9.7
Среднее - - - 10.8 10.1
Содержание физической глины, % 60 г
Рис. 2. Границы варьирования минимального содержания обменного калия в дерново-подзолистых почвах в зависимости от их гранулометрического состава (по данным контрольных и №-вариантов длительных опытов).
ного уровня обменного калия (К2От1п), который следует принять за показатель нижнего агрономического предела обеспеченности почвы калием.
В легких почвах (супесчаные, легкосуглинистые) уровень К2От1п устанавливался быстрее, примерно через 5 лет, при этом снижение от первоначального содержания К2Ообм в почве достигало 30-35% (рис. 1). В почвах тяжелого гранулометрического состава (средне- и тяжелосуглинистые) снижение содержания обменного калия до К2От1п происходило менее резко: приблизительно через 8 лет, с уменьшением от исходного на 2025%. Стабилизация обменного калия на минимальном уровне связана с трансформацией ин-трамицеллярно поглощенного калия [19].
Временны е и количественные различия обнаружения уровня К2От1п в легких и тяжелых почвах предопределили более детальное изучение этого показателя в зависимости от содержания в почве физической глины. Было установлено, что независимо от продуктивности и дальнейшей длительности ведения севооборотов, т.е. общего выноса калия, в контрольных и ^-вариантах уровни К2Ообм сравнимы по величине. Как правило, в ^-вариантах они были несколько ниже. Так, в супесчаных и легкосуглинистых почвах средняя величина К2Ообм по контрольным вариантам опытов составила 6.7 и 6.1, а по вариантам № -5.8 мг/100 г почвы; для среднесуглинистых почв -8.0 и 7.6, для суглинков тяжелых - 10.8 и 10.1 мг/100 г соответственно. Уровни К2Ообм, рассматриваемые теперь в качестве показателя
К2От1п, возрастали с увеличением в почве содержания физической глины (табл. 1).
Изучение информации банка в полном объеме позволило определить диапазоны варьирования К2От1П в почвах разного гранулометрического состава (рис. 2). К сожалению, песчаные почвы были представлены только одним опытом Новозыб-ковской опытной станции, пунктиром обозначено варьирование К2От1п по полям. Величины К2От1п закономерно возрастали с увеличением содержания физической глины. Так, для супеси максимальная величина К2От1п была 7.0 мг/100 г почвы, для суглинка легкого - 8.4, для среднего и тяжелого - 10.5 и 10.8 мг/100 г почвы соответственно. Однако нижние границы варьирования для супесчаных, легко- и среднесуглинистых почв оказались близки - порядка 5 мг/100 г почвы. Это обстоятельство демонстрирует, что при переходе от легких почв к суглинистым возрастает размах варьирования К2От1п. Наибольшим он обнаружен у среднесуглинистых почв.
Для почв разного гранулометрического состава были рассчитаны средние величины К2От1п (табл. 2). Они определяют практически линейную связь между уровнем К2От1п и содержанием частиц <0.01 мм (рис. 2). Однако нельзя отрицать влияние других факторов: почвообразующего материала, структурно-минералогического состояния [20-23]. Сказанное позволяет трактовать полученную зависимость как первое приближение, а содержание физической глины - как свойство, сопряженное с величиной показателя К2От1п.
С позиций обеспеченности сельскохозяйственных культур калием уровни К2От1п всех изучае-
Таблица 2. Ориентировочные уровни и средние значения содержания К2От;п в зависимости от гранулометрического состава дерново-подзолистых почв
Класс почвы по размеру частиц (по Качинскому) Содержание физической глины (частиц <0.01 мм), % Ориентировочные уровни K2Omin, мг/100 г почвы Ориентировочное среднее значение K2Omin, мг/100 г почвы
Супесь 10.0-20.0 5.0-7.0 6.0
Суглинок легкий 20.1-30.0 5.5-8.5 7.0
Суглинок средний 30.1-40.0 5.5-10.5
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.