Агрохимия, 2023, № 4, стр. 3-10

ВВЕДЕНИЕ

Анализ материалов Географической сети опытов с удобрениями, агрохимической службы и литературных источников показал, что, несмотря на большое количество проведенных опытов, все-таки крайне мало данных, характеризующих эффективность применения калийных удобрений на зерновых культурах в зависимости от степени обеспеченности почв подвижным калием. Исследования носили локальный характер и не охватывали всего многообразия природно-климатических условий страны, что затрудняет их использование при организации наиболее эффективного применения калийных удобрений. В обычных полевых опытах трудно выделить эффект от увеличения содержания подвижного калия в почве при прочих равных условиях В свое время делались попытки создать различные уровни содержания K₂О в почве путем создания искусственных калийных фонов по примеру фосфатных, но эта попытка не увенчалась успехом.

В настоящее время в связи с разработкой ВНИИА региональных нормативов окупаемости минеральных удобрений прибавкой урожая зерновых культур такая возможность представилась [1]. Эти нормативы разработаны для основных зерновых культур, которые возделывают в нашей стране. Показатели эффективности азотных, фосфорных и калийных удобрений дифференцированы по типам и подтипам почв и их агрохимическим свойствам.

Цель работы – оценка влияния содержания подвижного калия в почвах на урожайность зерновых культур и эффективность применения под них калийных удобрений.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

В упомянутых нормативах отражено влияние содержание подвижного калия в почвах на фоне различной их обеспеченности минеральным (нитратным) азотом и подвижным фосфором. На дерново-подзолистых и серых лесных почвах была учтена также реакция почвенной среды, поскольку величина рН оказывала существенное влияние на урожайность культур и эффективность удобрений. Для того чтобы определить прирост урожая вследствие увеличения содержания подвижного калия в почве, от урожайности культуры, полученный в вариантах со средним и повышенным содержанием K₂О, вычитали величину урожайности, относящейся к варианту с низкой обеспеченностью этим питательным веществом. Для того, чтобы выделить более отчетливо разницу во влиянии содержания подвижного калия в почве на урожайность культур, наряду с иллюстрацией абсолютных величин (ц/га) показана относительная, выраженная в %. При этом за 100% принимали урожайность, полученную при низкой обеспеченности почв подвижным калием, т.е. <80 мг/кг, а для яровой пшеницы, возделываемой на серых лесных почвах и черноземах выщелоченных, – при очень низком содержании K₂О.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Проведенные исследования показали, что повышение содержания подвижного калия в дерново-подзолистых почвах, с одной стороны, ведет к увеличению урожайности зерновых культур, с другой, снижает эффект от внесения калийных удобрений. Несмотря на это суммарная урожайность, полученная за счет повышения калийного уровня почв и прибавки урожайности от внесения калийных намного превышала не только контрольный вариант, но и варианты с применением калийных удобрений (табл. 1).

Наряду с этим, исследования показали, что озимая пшеница оказалась более отзывчива на увеличение содержания подвижного калия в почве. Переход почв из низкой группы по содержанию K₂О в повышенную позволил повысить урожайность этой культуры в 2.3 раза и довести ее до 31 ц/га без внесения удобрений. Урожайность других культур на почве, в которой содержание K₂О находилось в пределах 121–170 мг/кг, составила 21–23 ц/га, что также значительно больше по сравнению с урожайностью, полученной на почве, содержащей подвижного калия <80 мг/кг. Приведенные данные свидетельствовали о том, что зерновые культуры по которым были проведены исследования, оказались более отзывчивыми на увеличение урожайности при повышении калийного уровня дерново-подзолистых почв по сравнению с внесением калийных удобрений даже в вариантах с низкой обеспеченностью K₂О, где прирост урожайности варьировал от 123 до 236% в зависимости от доз и культур (табл. 2). При повышении содержания подвижного калия прибавка урожая зерна резко снижалась и составляла 0.4–1.9 ц/га (табл. 1). Все это позволило сделать вывод о том, что для получения стабильной урожайности зерновых культур в зоне распространения дерново-подзолистых почв необходимо поддерживать содержание подвижного калия в почве на уровне повышенной обеспеченности, т.е. 120–170 мг/кг.

Наряду с изучением отзывчивости различных зерновых культур на содержание подвижного калия в одном из типов почв на их урожайность, немалый интерес представляют исследования, направленные на выявление влияния этих же факторов в почвах различного генезиса. Такие данные представилась возможность получить для озимых пшеницы и ржи, а также яровой пшеницы и ячменя. табл. 3

Данные, полученные для озимой пшеницы, свидетельствовали о том, что эта культура хорошо отзывалась на увеличение содержания K₂О в дерново-подзолистых почвах при низкой их обеспеченности подвижным калием. Прирост урожайности в данном случае составил 17.7 ц/га, тогда как на серых лесных почвах – только 5.9 ц/га. Это можно объяснить тем, что на последних почвах урожайность озимой пшеницы намного превышала сбор зерна, полученного в варианте с низкой обеспеченностью K₂О по сравнению с дерново-подзолистыми почвами. Этим же можно объяснить и получение более низкой прибавки урожайности от калийных удобрений на серых лесных почвах по сравнению с дерново-подзолистыми. На черноземных почвах прирост урожайности был невысоким, поскольку в изученной выборке отсутствовали опыты, в которых исследования проводили на почвах с низким содержанием K₂О.

Аналогичные результаты получены для озимой ржи, урожайность которой также повышалась при увеличении содержания подвижного калия в почвах. В отличие от озимой пшеницы большой разницы в эффективности применения калийных удобрений между дерново-подзолистыми и серыми лесными почвами не выявлено. Можно отметить только незначительное превышение прибавки урожайности от внесения калийных удобрений на серых лесных почвах по сравнению с дерново-подзолистыми. На черноземах выщелоченных действие калия было невысоким, т.к. в выборке не было данных опытов, проведенных на почвах с низким содержанием K₂О (табл. 4).

В опытах с яровой пшеницей выявлена та же закономерность, что и с озимыми культурами, несмотря на то что эксперименты с ними были проведены в регионах, заметно различавшихся природно-климатическими условиями. С увеличением содержания подвижного калия повышалась урожайность яровой пшеницы. Переход почв с очень низкой обеспеченностью подвижным калием в повышенную способствовал удвоению урожайности яровой пшеницы независимо от типов почв и регионов возделывания (табл. 5).

В связи с тем что в выборке для яровой пшеницы имелись опыты, в которых содержание подвижного калия относилось к очень низкой группе обеспеченности, появилась возможность установить высокий эффект от калийных удобрений для регионов средней части Приволжья и Сибири, хотя до этого считали, что внесение калийных удобрений под яровую пшеницу малоэффективно.

Окупаемость калийных удобрений прибавкой урожайности яровой пшеницы на почвах Приволжского округа с очень низким содержанием K₂О варьировала в зависимости от дозы от 4.4 до 15.6, в Сибири – от 2.7 до 8.0 кг/кг.

Яровой ячмень считается более требовательной культурой к условиям калийного питания, поскольку у него более короткий период потребления питательных веществ по сравнению с другими зерновыми культурами. Ячмень с каждой тонной урожая выносит в среднем на 23% калия больше, чем яровая пшеница и на 14% больше, чем озимая рожь.

Из всех изученных культур ячмень лучше всех отзывался на внесение калия. При низкой обеспеченности почв K₂О прибавка урожая от калийных удобрений составляла на дерново-подзолистых почвах в зависимости от доз 3.8–5.5 ц/га, на серых лесных почвах – 3.1–4.4 ц/га, а окупаемость соответственно 4.6–13.3 и 3.7–10.3 кг/кг. В связи с тем, что в выборке черноземов оподзоленных и выщелоченных имелись данные опытов, в которых почва характеризовалась низким содержанием подвижного калия, представилась возможность выявить эффективность применения калийных удобрений под яровой ячмень. Согласно полученным данным, действие калийных удобрений оказалось достаточно высоким и даже несколько превышало показатели, полученные на серых лесных почвах. На почвах, в которых содержание K₂О было больше 120 мг/кг, прибавка урожайности приближалась к нулевой отметке (табл. 6).

Среди многочисленных методов установления доз минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры особое место занимает нормативный, который базируется на обобщении большого количества экспериментальных данных. К таковым относятся региональные нормативы окупаемости минеральных удобрений прибавкой урожая зерновых культур [1]. Используя эти данные, были установлены величины затрат калийных удобрений на формирование 1 т урожайности основных зерновых культур в зависимости от содержания в почвах подвижного калия и доз калийных удобрений. Расчеты выполняли по методике, изложенной ранее, для получения аналогичных данных для азотных удобрений [2].

Результаты исследования показали, что величина затрат калийных удобрений на формирование урожайности зерновых культур зависит от 2-х основополагающих факторов. Это содержание подвижного калия в почвах и дозы калийных удобрений. Закономерность такова: с увеличением обеспеченности почв K₂О снижаются удельные затраты на применение калийных удобрений. Это относится ко всем зерновым культурам, для которых проводили исследования. Наряду с этим отмечено, что наиболее заметно снижались затраты калийных удобрений в тех случаях, когда диапазон варьирования содержания подвижного калия был наиболее высоким. Например, в опытах с озимой пшеницей на дерново-подзолистых почвах содержание K₂О менялось в пределах 3-х классификационных групп, т.е. от низкой до повышенной. При этом разница в затратах на формирование 1 т урожая этой культуры уменьшалась почти в 2 раза (табл. 7).

В аналогичных условиях затраты калийных удобрений на формирование урожайности озимой ржи снижались в 1.5–1.7 раза, что объясняется биологическими особенностями культур. Вместе с тем общая закономерность сохранялась.

Серые лесные почвы в опытах характеризовались подобными закономерностями в отношении степени их обеспеченности подвижным калием. Тем не менее, затраты калийных удобрений на формирование урожайности изученных культур несколько отличались от данных, полученных на дерново-подзолистых почвах. Наиболее существенно такая разница касалась озимой пшеницы, урожайность которой на серой лесной почве при низком содержании K₂О заметно превышала сбор зерна при такой же обеспеченности калием на дерново-подзолистых почвах. Озимая рожь практически также отзывалась на внесение калийных удобрений на серых лесных почвах, как и на дерново-подзолистых, поскольку их затраты на формирование 1 т урожая на обоих почвах мало отличались друг от друга.

В опытах, проведенных на черноземах выщелоченных большой вариации содержания подвижного калия не выявлено. Вместе с тем установлено, что затраты на формирование 1 т урожайности были значительно меньше по сравнению с дерново-подзолистыми и серыми лесными почвами.

Как уже отмечали, ряд опытов с яровой пшеницей был проведен на почвах с очень низким содержанием подвижного калия не только в европейской части страны, но и в азиатской. Такие исследования были проведены в основном на серых лесных почвах и черноземах выщелоченных. Несмотря на различные природно-климатические условия регионов общая закономерность влияния содержания подвижного калия на затраты калийных удобрений в формировании урожайности яровой пшеницы сохранилась, т.е. с увеличением обеспеченности почв K₂О снижался расход калия удобрений на создание 1 т урожая. Наибольшие затраты установлены на почвах с очень низким содержанием подвижного калия. Это относится как к серым лесным почвам, так и черноземам выщелоченным. Большой разницы между типами почв, относящихся к различным регионам не отмечено. Например, расход калийных удобрений на формирование урожайности 1 т яровой пшеницы на серых лесных почвах Приволжского округа при внесении K30–60 составил 25–47 кг на полях с очень низким уровнем обеспеченности K₂О, а в Сибирском округе при таких же условиях – 27–53 кг (табл. 8). При повышенной обеспеченности подвижным калием эти величины составили соответственно 15–31 и 15–29 кг/т. На черноземах выщелоченных были получены близкие результаты. В опытах, относящихся к Уральскому округу, представилась возможность оценить меньший диапазон варьирования содержания подвижного калия в почвах, но тем не менее полученные данные позволили иметь представление о расходе калийных удобрений на формирование урожайности яровой пшеницы в этом регионе. Больших расхождений в этих величинах, относящихся к одним и тем же группам обеспеченности, по сравнению с соседними регионами не обнаружено.

В опытах с ячменем яровым изменения величины расхода калийных удобрений на формирование его урожайности менялись в меньшей степени по сравнению с рассмотренными выше культурами (табл. 9), что было вызвано иными биологическими особенностями данной культуры. Ячмень, как уже отмечали выше, лучше потребляет почвенный калий по сравнению с другими зерновыми культурами.

В отличие от ячменя затраты калийных удобрений на формирование 1 т овса на дерново-подзолистых почвах с низким содержанием подвижного калия в дозах K30–60 составляли 24–45 кг/га, что было больше на 1/3 по сравнению с ячменем (табл. 10).

ВЫВОДЫ

1. Результаты исследования показали, что повышение содержания подвижного калия в почвах способствует, с одной стороны, увеличению урожайности зерновых культур, с другой, снижает эффект от внесения калийных удобрений. Подобная закономерность отмечена для всех изученных почв и культур. При этом суммарная урожайность, полученная за счет повышения обеспеченности почв калием, и прибавки урожая от внесения калийных удобрений намного превышала сбор зерна при всех дозах внесения K₂О в вариантах почв с низким содержанием подвижного калия. Прирост урожайности зерновых культур при переходе почв из группы, низко обеспеченной K₂О, в повышенную группу значительно превышал прибавку урожайности от внесения калийных удобрений. При содержании подвижного калия в дерново-подзолистых почвах <80 мг/кг прибавка урожая озимой пшеницы от внесения калийных удобрений составляла 2.6–3.9 ц/га, на серых лесных почвах – 1.3–1.8 ц/га. Урожайность при этом возрастала от внесения калийных удобрений на 20–46%, а за счет повышения калийного уровня почв – в 2 с лишним раза.

2. Зерновые культуры по разному отзывались на повышение содержания подвижного калия в почвах. При трансформации дерново-подзолистых почв из низкой группы по содержанию K₂О в повышенную происходило увеличение урожайности озимой пшеницы в 2.3 раза, что позволило повысить ее до 31 ц/га без внесения удобрений, тогда как урожайность других зерновых культур в таких же условиях составляла 21–23 ц/га.

3. При повышении содержания подвижного калия в почвах прибавка урожая зерна резко снижалась и составляла 0.4–1.8 ц/га. Это позволило сделать вывод о том, что для получения стабильной урожайности зерновых культур необходимо поддерживать содержание подвижного калия на уровне повышенной обеспеченности, т.е. 120–170 мг/кг.

4. Установлено, что яровая пшеницы хорошо отзывалась на внесение калийных удобрений на почвах очень низкой обеспеченности подвижным калием. На серых лесных почвах средней части Приволжья прибавка урожая составила 3.8–5.2 ц/га при окупаемости 4.4–15.6 кг/кг, на черноземах выщелоченных и оподзоленных – соответственно 4.7–6.3 ц/га и 5.3–15.6 кг/кг.

5. Повышение содержания подвижного калия в почвах способствовало снижению затрат калийных удобрений на формирование 1 т урожайности зерновых культур. При внесении K30–60 затраты удобрений на производство 1 т зерна озимой пшеницы на дерново-подзолистых почвах снижались с 19–36 до 10–19 кг/т, на серых лесных почвах – с 12–23 до 10–20 кг/т, яровой пшеницы – с 25–47 до 15–31 кг/т на серых лесных почвах и с 23–43 до 15–30 кг/т на черноземах выщелоченных.