Калийный режим
Проработанность большинства вопросов калийного режима, в особенности в связи с длительным систематическим применением удобрений в севообороте на почвах Сибири, остается еще недостаточной.
По мнению Е.В. Шумиловой, основным фактором, определяющим концентрацию элемента в почвах Сибири являются почвообразующие породы. В почве калий находится в различных формах: водорастворимой, обменной, труднообменной, необменной (в том числе фиксированной), калий нерастворимых силикатов и органической части почвы. Значительные запасы калия в почвах и динамическое равновесие между различными его формами затрудняют выбор показателей, характеризующих способность почвы обеспечивать калийное питание растений, так как в процессе питания растений вовлекаются все формы почвенного калия. Поэтому при характеристике плодородия почв по обеспеченности их калием необходимо учитывать не только легкоподвижные формы элемента, какими являются калий почвенного раствора обменный, но и необменный калий первичных и глинистых минералов, служащий резервом пополнения обменного калия в почве, а также степень подвижности обменного калия и способность восстановления его из резервных форм. По мнению Г.П.Гамзикова и др., главная роль в обеспечении растений калием на почвах Западной Сибири принадлежит водорастворимой и обменной его формам. Однако в связи с тем, что водорастворимая часть калия в почвах Сибири составляет очень незначительную долю от общего его содержания (1-1,5%) и существенного значения как фактор, характеризующий эффективное плодородие почв не имеет, основное значение в питании растений принадлежит обменному калию, который накапливается в почвенном поглощающем комплексе. В результате процессов обмена с катионами почвенного раствора обменный калий переходит в доступное растениям состояние. По мере его удаления из поглощающего комплекса и снижения концентрации, часть необменного калия из внутренних слоев кристаллической решетки глинистых минералов перемещается на ее поверхность и становится способной восстанавливать и поддерживать статус калийного режима, характерного для той или иной почвы.
Исследованиями С.И. Поповой, Л.Н. Петровой, Н.П. Кукреш, П.Г. Кудели, В.А. Прудникова, В.В. Прокошева, Л.М. Жуковой, Н.К. Пайковой и др., проведенных в европейской части страны, установлено, что внесение калийных удобрений изменяет содержание практически всех форм почвенного калия. Интенсивность воздействия удобрений на обменное и необменное поглощение калия удобрений определяется в основном генетическими свойствами почв. Наиболее сильное влияние минеральные и органические удобрения оказывают на содержание обменного и легкоподвижного калия в почве.
Изучение калийного режима почв Западной Сибири в основном сводилось к выявлению влияния удобрений на содержание подвижного калия. В работах А.Е. Кочергина, Г.М. Захарова, П.Н. Фрея, И.И. Коломейко, Н.К. Пашковича, Л.А. Шамрай и др. указывается, что калийные удобрения способствуют накоплению легкомобильных соединений калия в почвах. Исследованиями В.П. Серединой в Томском Приобье, А.Г. Степанова в Предбайкалье выявлены особенности распределения калия удобрений среди почвенных соединений. При внесении калийных удобрений уже через несколько дней резко увеличивается содержание водорастворимого и обменного калия. Отмечена также высокая фиксирующая способность почв по отношению к внесенному калию. Особенно это характерно для почв с высоким содержанием органического вещества, оказывающего наряду с минеральной частью решающее влияние на закрепление калия. Однако литературные данные свидетельствуют, что фиксированный калий по мере истощения подвижной формы в почве способен переходить в обменную форму.
Таким образом, калийные удобрения при взаимодействии с почвой увеличивают не только содержание доступных растению соединений, но и повышают использование резервного запаса элемента в почве. Вместе с тем, исследований по изучению калийного режима в каштановых почвах Забайкалья при систематическом применении минеральных и органических удобрений в севообороте не проводилось.
В отличие от аналогов, каштановые почвы Бурятии характеризуются высоким содержанием его валовых запасов 2,76-5,76%. Повышенное содержание калия в этих почвах исследователи связывают с минералогическим составом материнских пород, содержащих большое количество полевых шпатов (калиевых) и слюд.
По данным Н.А. Загузиной, Ю.Н. Рузавина, меньше валового калия отмечается в илистой фракции. По мере увеличения размера частиц его количество возрастает и достигает максимума в песчаной фракции, которая включает до 66-67% полевых шпатов и 2,0-2,9% слюд от общего количества минералов, определенных в этой фракции. В распределение необменной и обменной форм калия по фракциям наблюдается обратная зависимость по сравнению с распределением валового калия - количество этих форм больше в илистой фракции.
Каштановые почвы Бурятии обладают значительной фиксирующей способностью, и необменное закрепление внесенного калия с удобрениями достигает 44%.
Как показали наши исследования в стационарном опыте, длительное использование пахотной каштановой почвы без калийных удобрений приводит к уменьшению запасов обменной и необменной форм калия (табл. 26). При этом большее ежегодное снижение этих форм (соответственно 3,3 и 5,6 кг/га) отличалось на азотно-фосфорном варианте (дефицит - 51 кг/га). Уменьшение обменной и необменной форм калия при длительном использовании пашни без применения калийных удобрений отмечалось в ряде работ. Кроме того, как отмечают И.Г. Важенин, Г.И. Карасева, на каштановых почвах Бурятии растения могут для питания использовать калий самих слюд.
На органических системах (навоз 10 и 17 т/га) удобрения (при положительном балансе элемента на обеих системах) увеличивается в основном обменная форма калия, при этом большее ежегодное пополнение (4,8 кг/га) отмечено на варианте с большей дозой навоза - 17,1 т/га. В пересчете на калий, с этой дозой навоза ежегодно вносилось его 109,4 кг/га.
Изменения в содержании обменного калия по ротациям зернопаропропашного и зернопарового севооборотов, так же как и подвижного фосфора, тесно связаны с выносом элемента с урожаем. После урожайных лет (как правило, повышенного и нормального увлажнения) содержание обменного калия в почве (слой 0-20 см) меньше, чем после неурожайных лет (табл. 27). Так, заметное ежегодное снижение запасов обменного калия на бескалийных вариантах (2,8-5,0 кг/га) отмечено в более продуктивном зернопаровом севообороте. Пополнение запасов обменного калия в почве на вариантах с положительным балансом элемента отмечается в менее продуктивном зернопаропропашном севообороте.
Многолетние данные по изучению режима обменного калия в полях зернопарового севооборота характеризуют его динамичность (табл. 28).
В паровом поле тенденция к увеличению отмечается в конце лета. Внесение калийного удобрения совместно с азотно-фосфорными удобрениями и навоза существенно повышает его количество по сравнению с неудобренным вариантом. Следовательно, систематическое применение калийных удобрений и навоза обеспечивает накопление обменного калия в паровом поле.
Под сельскохозяйственными культурами содержание обменного калия также динамично, при этом в более увлажненной третьей ротации изменения выражены сильнее, чем в четвертой, более засушливой. Taкие различия обусловлены уровнем выноса калия растениями.
В увлажненные годы с более высоким выносом калия урожаем большее снижение его в течение вегетации отмечается под пшеницей по пару и под овсом, выращиваемом на зерносенаж. На удобренных вариантах по мере потребления растениями элемента во влажные годы под замыкающей культурой севооборота овсом на зерносенаж в связи с высоким выносом элемента этой культурой его количество в период уборки (сентябрь) снижается до уровня контрольного варианта. В засушливые годы на удобряемых вариантах это проявляется в меньшей мере.
Таким образом, наблюдения за калийным режимом почвы при систематическом длительном применении минеральных и органических удобрений показали, что содержание обменного калия в почве в значительной степени зависит от применения удобрений и возделываемых культур.
Систематическое применение только азотно-фосфорных удобрений приводит к снижению содержания обменного калия на 30,4%, необменного на 14,4 % за счет выноса калия с урожаем возделываемых культур.
Внесение калийсодержащих минеральных, органических и органоминеральных удобрений (64 кг/га пашни) обеспечивает бездефицитный баланс калия в севообороте и соответственно повышение количества обменного калия в почве на 0,9-1,7 мг/100 г по Мачигину. Применение навоза в дозе 17,1 т на 1 га пашни приводит к повышению содержания калия на 4,5 мг/100 г. В целом результаты многолетних наблюдений за калийным режимом показывают, что, несмотря на потенциально высокие запасы калия в каштановых почвах с помощью правильного и рационального применения минеральных и органических удобрений, можно целенаправленно регулировать процессы мобилизации обменного калия в сторону повышения обеспеченности этим элементом возделываемых культур.