АГРОХИМИЯ, 2007, № 3, с. 5-11
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ Плодородие почв
УДК 631.8113:631416.4:631472
ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ФОРМ КАЛИЯ ПО ПРОФИЛЮ ПОЧВЫ ПРИ РАЗЛИЧНОМ КАЛИЙНОМ БАЛАНСЕ В АГРОЦЕНОЗАХ
© 2007 г. В. Н. Якименко
Институт почвоведения и агрохимии СО РАН
630099 Новосибирск, ул. Советская, 18, Россия E-mail: yakimenko@issa.nsk.ru Поступила в редакцию 17.08.2006 г.
В длительных опытах показано, что дефицитный калийный баланс в агроценозах приводил к значительному снижению содержания подвижных форм калия, главным образом, в верхнем пахотном слое почвы, а калий нижележащих слоев оказывал слабое влияние на продуктивность культур. Снижение запасов обменного и необменного калия в почве было существенно меньшим, чем общий многолетний вынос элемента растениями в агроценозе. При положительном балансе калия его накопление в пахотном почвенном слое происходило в обменной и необменной формах, а в ниже по профилю почвы - только в необменной.
ВВЕДЕНИЕ
Калий является важным элементом минерального питания растений, занимающим лидирующие позиции среди других элементов-биофилов по выносу с урожаями сельскохозяйственных культур. Тем не менее, мониторингу калийного состояния почв агроценозов уделяется наименьшее внимание, а использование калийных удобрений находится на минимальном уровне. В обоснование этого феномена обычно приводится тот факт, что основные пахотные почвы содержат довольно высокие запасы валового калия, а его распределение по почвенному профилю, в отличие, например, от такового для азота или фосфора, достаточно равномерное. Однако при этом оценка имеющегося в почвах фонда доступного для растений калия и вклада различных почвенных горизонтов в этот фонд не всегда адекватна.
Исследованиям изменений содержания форм калия по профилю почв при их сельскохозяйственном использовании посвящен целый ряд работ [1-17 и др.]. Часто отмечается связь между распределением калия удобрений по почвенному профилю и гранулометрическим составом почв. Так, на легких почвах миграция калия наблюдалась до 100 см, на среднесуглинистых - до 60 см, на тяжелосуглинистых - до 40 см [1-3]. В некоторых дерново-подзолистых почвах супесчаного и суглинистого состава происходило передвижение части калийного фонда за пределы метрового и даже полутораметрового почвенного слоя [4, 5]. При систематическом применении удобрений на черноземе оподзоленном в опытах [6] содержание подвижного калия возросло по всему метровому профилю почвы. В исследованиях на различных почвах было получено, что весь внесен-
ный с удобрениями калий концентрировался в слое 0-20 см [7-9] или 0-40 см [10-14].
По вопросу участия различных почвенных горизонтов в обеспечении растений калием в литературе приводятся неоднозначные данные. В исследованиях [13] длительное экстенсивное использование черноземов привело к снижению в них содержания обменного калия до глубины 100 см; аналогичные результаты были получены в опытах на дерново-подзолистой песчаной почве [3]. По данным [14] в питании культур на серой лесной почве использовались запасы подвижного калия до глубины 50-80 см, а в опытах [9] поглощение растениями калия почвы происходило из слоя 0-40 см. Многолетнее выращивание культур в полевом опыте на черноземной почве привело к истощению запасов обменного калия, прежде всего, в слое 0-15 см [15].
В целом можно сказать, что имеющиеся литературные данные по изменению запасов калия по профилю почв агроценозов достаточно противоречивы. Вероятно, это связано с различиями в минералогическом и гранулометрическом составе изучавшихся почв, а также варьированием доз вносимых калийных удобрений и урожайности культур. Остается дискуссионным и важный вопрос о степени участия подпахотных горизонтов почвы в снабжении калием выращиваемых культур. Одни авторы отводят этим горизонтам едва ли не решающую роль [16], другие считают их вклад незначительным [17]. Ясность же в этом вопросе необходима для рационального регулирования калийного состояния пахотных почв.
В этой связи целью наших исследований было изучение изменений содержания форм калия по профилю серой лесной среднесуглинистой почвы
Таблица 1. Баланс калия в опытах за 1988-2005 гг., кг/га
Урожай, ц к.е./га Вынос Поступление Баланс
Вариант общий среднегодовой общий среднегодовой общее среднегодовое общий среднегодовой
Овощной участок
Без удобрений(контроль) 1606 89 1520 84 - - -1520 -84
№ 1848 103 1582 88 - - -1582 -88
№К25% 2237 124 2056 114 1017 57 -1039 -57
^50% 2447 136 2437 135 2034 113 -403 -22
№К75% 2513 140 2761 153 3051 170 +290 +17
№К1(Ю% 2563 142 3091 172 4068 226 +977 +54
№КШ% 2615 145 3667 204 5085 283 +1418 +79
Зерновой участок
Без удобрений(контроль) 997 55 1837 102 - - -1837 -102
№ 1150 64 2005 111 - - -2005 -111
№К25% 1273 71 2300 128 578 32 -1722 -96
№К75% 1374 76 2625 146 1734 96 -891 -50
№КШ% 1427 79 2919 162 2890 161 -29 -2
в зависимости от баланса этого элемента в агро-ценозах.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Полевые мелкоделяночные опыты по изучению трансформации почвенного калийного состояния в агроценозах были заложены весной 1988 г. на целинной серой лесной среднесуглини-стой почве со следующими характеристиками: содержание гумуса 4.9%, емкость катионного обмена 21.1 мг-экв/100 г, количество физической глины 30.8%. На одном участке почвы выращивали зерновые культуры и кукурузу на силос, рядом на другом - овощные и картофель [18]. Во всех опытах учитывали и отчуждали с делянок как основную, так и побочную продукцию выращиваемых культур.
Опыты проводили по следующей схеме: 0 - непрерывный многолетний пар (без растений и удобрений), 1 - без удобрений (контроль), 2 - №, фон - вносили азотные и фосфорные удобрения из расчета 100%-ной компенсации выноса элементов планируемым урожаем выращиваемой культуры, 3 - № + К25% (калий в дозе 25% от выноса планируемым урожаем), 4 - № + К50%, 5 -№ + К75%, 6 - № + Кш%, 7 - № + Кш%. На зерновом участке варианты 4 и 6 отсутствовали. По-вторность в опытах четырехкратная. Удобрения в форме N33, Рсд и Кх вносили ежегодно весной перед посевом семян или высадкой рассады.
Осенью 2005 г. со всех делянок опытов и целины почвенным буром были отобраны образцы почвы из различных слоев до глубины 1 м (0-20,
20-40, 40-60, 60-80 и 80-100 см). В почвенных образцах определяли содержание форм калия следующими методами: легкообменного - в вытяжке 0.0025 М СаС12, обменного - 1 М CH3COONH4, необменного - 1 М HNO3.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Оптимальный уровень агротехники в опытах способствовал получению достаточно высоких урожаев выращиваемых культур и, как следствие, довольно интенсивному выносу калия из почвы (табл. 1). Общий вынос калия за счет почвенных запасов (контрольный и фоновый варианты) на овощном участке составил 1520-1582 кг/га или 84-88 кг/га в среднем за год, а на зерновом участке - соответственно 1837-2005 и 102-111 кг/га. Зерновые культуры, несмотря на относительно меньшую урожайность по сравнению с овощными, превзошли их по интенсивности выноса почвенного калия. Вероятно, это связано с несколько увеличенным содержанием калия в соломе, которую убирали с участка, а также большей способностью злаков усваивать относительно труднодоступный калий почвы. При повышенных дозах вносимых калийных удобрений наблюдалось избыточное, неэффективное накопление этого элемента, прежде всего, в побочной продукции всех выращиваемых культур.
Баланс калия в различных вариантах опыта складывался в зависимости от используемых доз калийных удобрений. На овощном участке положительный баланс калия формировался начиная с варианта №К75%, где составлял 17 кг/га в год;
Таблица 2. Содержание легкообменного калия в профиле серой лесной почвы при различном калийном балансе в агроценозах, мг/100 г почвы
Вариант Слой почвы, см НСР05
0-20 20-40 40-60 60-80 80-100
Целина 1.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.24
Пар 1.2 0.4 0.4 0.4 0.5 0.15
Овощной участок
Без удобрений(контроль) 0.5 0.4 0.4 0.5 0.5 0.12
№ 0.5 0.4 0.4 0.5 0.5 0.12
№К25% 0.8 0.4 0.4 0.4 0.4 0.17
№К50% 1.0 0.4 0.4 0.4 0.4 0.19
№К75% 1.3 0.4 0.4 0.5 0.5 0.19
№К1М% 2.8 0.6 0.5 0.6 0.6 0.28
№КШ% 6.8 0.9 0.5 0.6 0.6 1.4
Зерновой участок
Без удобрений(контроль) 0.4 0.5 0.4 0.4 0.4 0.12
№ 0.6 0.5 0.5 0.5 0.5 0.14
№К25% 1.1 0.4 0.4 0.5 0.5 0.17
№К75% 1.3 0.5 0.4 0.5 0.4 0.17
№КШ% 3.6 0.7 0.5 0.5 0.5 0.70
НСР05 1.7 0.12 0.12 0.18 0.19 -
при дальнейшем повышении доз удобрений профицит баланса прогрессивно нарастал до 79 кг/га. На зерновом участке практически бездефицитный баланс получен только при внесении повышенных доз удобрений в варианте №К125%.
Очевидно, что большой некомпенсируемый вынос из почвы калия, равно как и его избыточное поступление в агроценоз, должны определенным образом отразиться на почвенном калийном состоянии. Для выяснения этих особенностей изменения калийного статуса почвы было проведено определение содержания форм калия в различных почвенных слоях.
Содержание в почве легкообменного калия, которое можно условно принять как концентрацию этого элемента в почвенном растворе, в силу своих малых абсолютных величин подвержено наименьшим относительным изменениям (табл. 2). В вариантах опыта с сильнодефицитным калийным балансом содержание этой формы калия в верхнем слое почвы (0-20 см) снизилось до 0.4-0.6 мг/100 г по сравнению с исходными 1.5 мг/100 г на целине. Статистически существенное изменение (увеличение) содержания легкообменного калия отмечалось только в вариантах с бездефицитным балансом как в пахотном (до 2.8-6.8 мг/100 г), так и в подпахотном почвенных слоях. В других вариантах опытов, несмотря на значительные различия в дозах вносимых калийных удобрений, содержа-
ние этой формы калия в почве заметно изменялось только в верхнем горизонте.
Содержание обменного калия в пахотном слое почвы вариантов опыта с дефицитным калийным балансом снизилось - с 11.7 мг/100 г на целине до 8.9 на овощном и 7.5 мг/100 г на зерновом участках (табл. 3). Следует отметить, что этот установившийся в почве уровень обменного калия, составлявший примерно 2/3 от целинного, сохранялся в течение многих
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.