Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Роль калия почвы и удобрений на дерново-подзолистых почвах разной окультуренности в условиях Северо-Запада Российской Федерации

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Воробьев, Вячеслав Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. ИЗМЕНЕНИЕ КАЛИЙНОГО СОСТОЯНИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ В ПРОЦЕССЕ ОКУЛЬТУРИВАНИЯ И РОЛЬ КАЛИЙНЫХ УДОБРЕНИЙ.

1.1. Калийное состояние дерново-подзолистых почв.

1.2. Зависимость калийного состояния дерново-подзолистых почв от их минералогического состава.

1.3. Зависимость калийного состояния дерново-подзолистых почв от их гранулометрического состава.

1.4. Влияние окультуривания на калийное состояние дерново-подзолистых почв.

1.5. Эффективность калийных удобрений на дерново-подзолистых почвах.

1.5.1. Физиологическая роль калия в растениях

1.5.2. Условия эффективности калийных удобрений.

1.5.3. Влияние калийных удобрений на качество сельскохозяйственной продукции.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Характер изменения калийного состояния дерново-подзолистых почв Северо-Запада России в процессе их сельскохозяйственного использования.

2.2. Почвенно-агрохимическая характеристика объектов исследования.

2.3. Методика проведения исследований.

2.4. Метеоусловия в годы проведения исследований.

3. АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ КАЛИЙНЫХ УДОБРЕНИЙ

НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ РАЗНОЙ СТЕПЕНИ ОКУЛЬТУ-РЕННОСТИ.

3.1. Эффективность калийных удобрений в зависимости от степени окультуренности почвы в условиях полевых севооборотов.

3.1.1. Влияние калийного удобрения на урожайность культур полевого севооборота.

3.1.2. Влияние калийного удобрения на качество продукции культур полевого севооборота

3.1.3. Использование калия почвы и удобрения культурами полевого севооборота.

3.2. Эффективность калийных удобрений в зависимости от степени окультуренности почвы и ее водного режима в условиях овощного севооборота.

3.2.1. Влияние калийного удобрения на урожайность культур овощного севооборота.

3.2.2. Влияние калийного удобрения на качество продукции культур овощного севооборота

3.2.3. Использование калия почвы и удобрения культурами овощного севооборота.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Роль калия почвы и удобрений на дерново-подзолистых почвах разной окультуренности в условиях Северо-Запада Российской Федерации"

По уровню потребления сельскохозяйственными культурами калию чаще принадлежит первое место среди основных питательных элементов. Это, правда, не означает, что на первом месте стоит и роль калийных удобрений, поскольку во многих случаях почва имеет значительные запасы и природного, и антропогенно накопленного калия.

Дерново-подзолистые почвы характеризуются средним содержанием валового калия и пониженным - подвижного. Проблема доступного калия особенно остра у легких по гранулометрическому составу разновидностей, широко распространенных в Северо-Западном районе России. В 70-80 -е годы она успешно решалась здесь за счет умеренных доз органических удобрений и интенсивного применения калийных туков (по 60 и более кг на 1 гектар в действующем вещести',.". '.с- сЛве). За эти годыудаже значительно (до 25 %) расширить площади почв, хорошо обеспеченных данным элементом.

На такой базе в условиях разразившегося в 90-е годы кризиса многие работники посчитали возможным отказ от применения калийных удобрений, хотя они по-прежнему остаются наиболее дешевыми. Такие решения принимались без учета конкретных свойств почв. В результате во многих хозяйствах и целых района агрохимической службой в последние годы регистрируется недопустимое ухудшение калийного состояния почв. Параллельно с ним идет и снижение устойчивости земледелия. В научной и производственной сферах по сегодняшний день нет согласованного мнения по решению осложняющейся с годами проблемы.

Целью исследования была научная оценка роли калия почвы и удобрений в зависимости от уровня изменения исходного калийного состояния дерново-подзолистой почвы. В этом направлении решались следующие основные задачи:

1. Изучение агроэкономической эффективности использования калийного удобрения в различных севооборотах на почвах слабой, средней и хорошей окультуренности, а также изменения ее в зависимости от водного режима.

2. Оценка роли калийного удобрения в получении качественной, экологически безопасной сельскохозяйственной продукции.

3. Изучение закономерностей в системе "калийное удобрение-калийное состояние почвы".

Новизна и научная значимость работы заключается в том, что в ней: 0а\ ( - впервые в условиях южной части Северо-Западного района

России получена научная информация по калийному состоянию дерново-подзолистых почв разной окультуренности;

- дано агроэкологическое и экономическое обоснование доз калийного удобрения в полевых и овощных севооборотах;

•"Л* ь

- установлены закономерности изменения калииного состояния дерново-подзолистых почв разной окультуренности в зависимости от интенсивности баланса калия в севообороте.

Практическая ценность состоит в уточнении научных рекомендаций по применению калийных удобрений, вошедших в монографию "Почвы Псковской области и их сельскохозяйственное использование"(Великие Луки, изд. ВГСХА, 1998).

Основные положения диссертации доложены на научно-производственных конференциях в Великолукской ГСХА и Санкт-Петербургском ГАУ в 1998-2001 гг. По материалам исследований опубликовано б печатных работ.

Научно-исследовательская работа выполнена автором на кафедре агрохимии и почвоведения Великолукской ГСХА под руководством заслуженного агронома РСФСР, доктора сельскохозяйственных наук, профессора И.А.Иванова. Использованные в диссертации данные стационарных полевых опытов получены как лично автором, так и другими сотрудниками кафедры агрохимии и почвоведения, в частности, доктором сельскохозяйственных наук А.И. Ивановым и кандидатом сельскохозяйственных наук В.В.Ильющенковым, которым автор выражает искреннюю благодарность.

Заключение Диссертация по теме "Агрохимия", Воробьев, Вячеслав Анатольевич

выводы

1. Важнейшим фактором эффективности калийных удобрений на дерново-подзолистых почвах Северо-Западного района России является уровень их окультуренности и обеспеченности подвижными соединениями калия. Максимальные относительные прибавки урожая изучаемых сельскохозяйственных культур (116% к азотно-фосфатному фону) получены на слабоокультуренной, слабообеспеченной калием почве, на среднеокультуренной среднеобеспеченной калием почве они составляли в среднем 29%, а на хорошо окультуренной с очень высоким содержанием подвижного калия - 10%.

2. Вторым по значимости фактором эффективности калийных удобрений является уровень потребления калия сельскохозяйственными культурами. Применение калийного удобрения в дозах 60-120 кг/га повышало урожайность типичного калиефила - кормовой свеклы на 30-50%, в то время как льна-долгунца только на 4-10%. У интенсивно потребляющих калий столовых корнеплодов положительное действие калийного удобрения наблюдалось даже при содержании в 1 кг почвы 524 мг подвижного калия (прибавки урожая - 9-29%).

3. Не подтверждено существующее мнение о возрастании роли калия удобрений в условиях почвенной засухи. Как и другие виды удобрений, калийные более эффективны при оптимальном водном режиме почвы. В звене овощного севооборота средние прибавки урожая от калийного удобрения составляли : при влажности почвы 40-50% НВ -59%, при влажности 60-75% - 76%.

4. В полевых севооборотах на слабо и среднеокультуренных почвах с низким и средним содержанием подвижного калия оправдано применение калийных удобрений в дозах от 60 до 120 кг/га (в зави

- 114 симости от планируемого выноса этого элемента). На хорошо окультуренных почвах в таких севооборотах допустим временный отказ от использования калийных удобрений при условии недопущения снижения запасов подвижных соединений калия за пределы их оптимальных параметров (150-200 мг в "1 кг почвы).

5. У большинства изучавшихся культур применение калийного удобрения не вызывало существенного изменения качественных показателей. Лишь у столовых корнеплодов отмечено повышение в среднем на 9% содержания Сахаров и снижение на 17% концентрации нитратов.

6. Потребление калия из почвы и удобрения зависит от биологии культуры, запасов обменных соединений и водного режима. Балансовые коэффициенты использования калия почвы составляли : у столовых корнеплодов - 45, картофеля, кормовой свеклы, кукурузы (в среднем) - 32, льна-долгунца - 11, зерновых - 8%; калия удобрений : у столовых корнеплодов - 84, полевых пропашных культур -45, льна-долгунца - 9, зерновых - 8%. Использование калия почвы при невысоких запасах его обменных соединений (до 120 мг/кг) составляло 27%, при содержании более 250 мг/кг - 22%; калия удобрения - 54 и 24%, соответственно. Условия почвенной засухи снижали потребление калия почвы, в среднем, в 2 раза, калия удобрения - в 1,7 раза.

7. Изменение калийного состояния почвы определяется балансом калия в севообороте и уровнем окультуренности. У слабо- и средне-окультуренных почв с невысокими запасами обменного калия, изменение последних было незначительным как при положительном балансе калия (31 кг/га в год), так и при отрицательном (72 кг/га). Отказ от применения калийных удобрений на хорошо окультуренных почвах, обеспечивающих высокие урожаи и, соответственно, вынос калия, ведет к деградации их калийного состояния. В зернопропашном оевоо

- 115 бороте среднегодовое снижение содержания водорастворимого калия составляло 11, подвижного - 19, необменного - 31 мг/кг; в овощном, соответственно, 11, 104 и 142 мг/кг.

8. В современных условиях применение калийных удобрений на слабо- и среднеокультуренных дерново-подзолистых почвах экономически оправдано. Уровень окупаемости зависит от степени отзывчивости культур на эти удобрения. В полевых опытах рентабельность использования калийного удобрения под кормовую свеклу составляла е среднем 589%, под ячмень - 175%, под лен-долгунец - 71%.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. На слабо- среднеокультуренных почвах с содержанием подвижного KgO до 120 мг/кг обязательно использование калийных удобрений е дозах от 60 до 180 кг/га, с учетом биологии возделываемых культур.

2. В овощных севооборотах применение калийных удобрений в дозах 90-180 кг/га оправдано даже на хорошо окультуренных почвах с высокими запасши подвижного калия.

3. Временный отказ от применения калийного удобрения допустим в полевых севооборотах на хорошо окультуренных почвах, содержащих более 250 мг/кг подвижного калия.

4.3. Заключение

На основании анализа данных опытов на дерново-подзолистых почвах разной окультуренности можно сделать вывод о том, что отказ от применения калийных удобрений, а также внесение их в дозах, не обеспечивающих компенсацию выноса, ведут к деградации калийного состояния почвы. Наибольшие потери соединений калия отмечаются в хорошо окультуренных почвах интенсивных овощных севооборотов. В опытах при среднегодовом дефиците баланса калия от 217 до 710 кг/га содержание его водорастворимых соединений снижалось за четыре года в 1,6 - 4 раза, подвижных - в 2 - 5,2 раза, необменных - на 9 - 34%.

При меньшем дефиците баланса калия (до 167 кг/га в среднем за год), характерном для полевого севооборота, подобные потери наблюдались за 14 лет исследований. Внесение калийных удобрений в высокообеспеченную калием хорошо окультуренную почву в дозах меньше его выноса улучшает агрозкологическую ситуацию лишь частично.

У слабо- и среднеокультуренных почв с невысокими запасами подвижных соединений калия, изменение калийного состояния под влиянием как отрицательного, так и положительного баланса этого элемента происходит медленне. Увеличение содержания подвижного калия на 3-44 мг/кг за 4 года наблюдалось лишь при ежегодном внесении на 1 га 180 - 270 кг КгО.

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ КАЛИЙНЫХ УДОБРЕНИИ

Уровень окупаемости удобрений во многом определяет и объемы их использования в том или ином регионе. На дерново-подзолистых почвах Северо-Западного района калийные удобрения уступают по агрономической эффективности азотным и фосфорным (за исключением бедных калием легких разновидностей) (Н.А.Сапожников, М.Ф.Корнилов, 1977; Б.А.Ягодин и др., 1982). В то же время основные виды этих удобрений (хлористый калий, калийная соль) отличаются невысокой стоимостью. Поэтому в условиях обоснованного соотношения в ценах с сельскохозяйственной продукцией, характерных до 90-х годов, они вполне удовлетворительно окупались прибавками урожая (В.В.Прокошев, 1984; Л.М.Державин, 1992), а объемы среднегодового применения достигали 70 - 100 кг д.в. в расчете на гектар пашни (И.А.Иванов, 1989).

В 90-е годы произошло обвальное сокращение объемов использования калийных удобрений в связи с общим упадком сельского хозяйства. Хотя и в эти годы регистрируются удовлетворительные показатели по окупаемости этих туков: у ячменя - 3,1, озимой ржи -6,3, картофеля - 33,8 кг на 1 кг КгО или, в среднем, 3 - 3,8 зерновые единицы на 1 кг К2О, а условно чистая прибыль от применения 1 кг хлористого калия находится на уровне: для ячменя - 1,3 рублей, льна - 2 рублей, картофеля - 26 рублей (С.А.Шафран, Ф.В.Яни-шевский, 1998).

В определенной степени это подтверждают и полученные в наших полевых опытах данные (табл.22) (для сравнимости показатели даны в переводе на зерновые единицы).

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Воробьев, Вячеслав Анатольевич, Великие Луки

1. Авакян H.D. Эффективность применения калийных удобрений под сельскохозяйственные культуры в зависимости от насыщенности поглощающего комплекса обменным калием и калий-фиксирующей способности почв// Тр. ГОШ агрохимии Арм.ССР.-1975. вып. 10.

2. Авдонин Н.С, Подкормка сельскохозяйственных растений. М.:Сельхозгиз, 1954. 295 с.

3. Авдонин Н.С. Свойства почвы и урожай. М.:Колос,1965.-271с.

4. Авдонин Н.С. Почвы, удобрения и качество растительной продукции. М.:Колос, 1979. 300 с.

5. Авдонин Н.С., Соловьев Г.А. Влияние окультуренности дерново-подзолистых почв и вносимых удобрений на качество клубней картофеля// Влияние свойств почв и удобрений на качество растений. М.:Изд-во МГУ, 1978. Вып.4.-с.59-72.

6. Агроклиматические ресурсы Псковской области. Л.:Гидроме-теоиздат,1972. 111 с.

7. Агрохимические методы исследования почв. М.:Наука, 1965.-436 с.

8. Алметов Н.С. Влияние минеральных удобрений на урожайность и качество ячменя в условиях республики Марий Эл// Агрохимия. 1994. - N 2.- 0.21-24.

9. Алметов Н.С. Урожайность ячменя на дерново-слабоподзолистых почвах в зависимости от доз и соотношений минеральных удобрений// Агрохимия. 1996.- N 1. - о.41-48.

10. Алыпевский Н.Г. Влияние хлористого калия и калимагнезии на урожай и качество картофеля// Агрохимия. 1990.- N 8.- с.37-41.

11. Амелин A.A. Калийные удобрения и аккумуляция нитратов в растениях// Агрохимия. 1999.-N 9.- с.29-36.

12. Аникст Д.М.ЛюрюканоЕ А.Н. О накоплении калия фитомассой яровых зерновых культур// Агрохимия.- 1994.-N 3.-с.25-30.

13. Анспок П.И. о внесении фосфорных и калийных удобрений в запас// Агрохимия. 1988.- N 8.-с.31-37.

14. Еабарина э.А. и др. Фосфатный и калийный режим дерново-подзолистых легкосуглинистых почв// Агрохимия.-1990.1. N 7, о.40-46.

15. Бабарина Э.А. и др. Регулирование фосфатного и калийного режима дерново-подзолистых супесчаных почв// Агрохимия. -1991.-N 5. с.21-26.

16. Бабарина Э.А., Суров Н.Г., Никитина. Л.В., Мельникова Н.М. Продуктивность полевых севооборотов, фосфатный и калийный режим дерново-подзолистых среднесуглинистых почв// Агрохимия.- 1991. N 2. - с.22-28.

17. Балябо С.А., Шевченко Л.А., Вишневский В.В. Влияние длительного применения удобрений на плодородие легкой дерново-подзолистой почвы и продуктивность севооборота// Агрохимия. 1991. - N 2. - с.46-52.

18. Баранов Н.Н. и др. Методические указания по определению экономической эффективности удобрений и других средств химизации, применяемых в сельском хозяйстве. М.:Колос, 1979. 48 с.

19. Баранов Н.Н. Экономическая эффективность применения удобрений// Удобрения, их свойства и способы использования. -М. : Колос, "1982. с.399-408.

20. Барбалис П.Д., Веверс З.В. Влияние агрохимических свойств почвы, минеральных удобрений и других факторов на урожай картофеля// Химия в сельском хозяйстве. 1970. - N 8. -с.63-68.

21. Барсова Н.Ю. и др. Кинетика десорбции калия из дерново-подзолистых почв// Агрохимия. 1992. - N 10. - с.39-46

22. Басманов А.Е., Соколов С.Р. Нитраты в продукции растениеводства// Химия в сельском хозяйстве. 1989.-N 9.-с.39-44.

23. Белоус Н.М. Эффективность возрастающих доз и соотношений минеральных удобрений при выращивании картофеля// Химия в сельском хозяйстве. 1996. - N 2. - с.28-30.

24. Беляев P.M., Беляева Г.Г. Эффективность разных по концентрации форм калийных удобрений на легких почвах Преду-ралья/7 Агрохимия. 1973. - N 3. - с.24-34.

25. Бобрицкая М.А., Москаленко Н.Н. Вынос элементов питания растений из почвы при инфильтрации осадков в зоне достаточного увлажнения// Агрохимия. 1966. - N 10. - с.65-75.

26. Босак В.Н. Условия эффективного применения удобрения в зерновом севообороте// Проблемы питания растений и использования удобрений е современных условиях/ Минск. -2000.- с.58-62.

27. Борисов В.А. Эффективность применения калийных удобрений в овощеводстве// Химия в сельском хозяйстве. 1994.-N 2. -с.15-17.

28. Бородин Н.К., Носко B.C., Филон И.И. Влияние длительного применения удобрений и орошения на содержание калия в типичном черноземе и вынос его урожаем// Агрохимия. 1990.- N 2. с.15-21.

29. Бубнова. Т.В., Соколов О.А., Смагин Б.Л. Особенность транспорта и аккумуляции азота и калия у овощных куль.тур. Сообщ.1. Влияние условий минерального питания на ксилем-ный транспорт ионов// Агрохимия. 1995. - N 5. - с.13-22.

30. Важенин И.Г. О причинах различной эффективности форм калийных удобрений на легких дерново-подзолистых почвах// Тр. Поче. ин-та им. В.В.Докучаева. 1950.-т.33.-о.127-191.

31. Важенин И.Г. Сравнительная эфективность форм калийных удобрений на дерново-подзолистых почвах легкого механического состава// Тр.Соликамской с.-х. опытной станции, 1953. т.1.

32. Важенин И.Г. Агрохимические методы исследования почв. M. : Наука., "1965.

33. Важенин И.Г., Карасева Г.И. 0 формах калия в почве и калийном питании растений// Почвоведение.-1959.-N 3.

34. Виноградов А.П. Среднее содержание химических элементов в главных типах извержений горных пород земной коры//Геохимия. 1962. - N 7.

35. Гаркуша И.Ф. Окультуривание поче как современный этап почвообразования. Горки, БСХА. - "1956.-201с.

36. Гаркуша И.Ф. Доклады АН БССР. 1970. - т.14. - N 1.

37. Горбунов Н.И. Высокодисперсные минералы и методы их изучения. М.:Изд-В0 АН СССР, 1963.

38. Горбунов Н.И. Минералы и плодородие почв// Агрохимия.-1955.- N 7.

39. Горбунов Н.И. Минералогия и коллоидная химия почв. -М.:Наука, 1974. 313с.

40. Гордеев Ю.А. Мониторинг агрохимических свойств почвы на полигоне в учхозе "Смоленское" Смоленской области// Наука- возрождению сельского хозяйства в XXI веке /Великолукская ГСКА. В.Луки. - 2001.-с.41-44.

41. Григорьева Т.И. Калийные удобрения под лен// Лен и конопля.- 1970.-Н 1.-с.8-10.

42. Державин Л.М. Применение минеральных удобрений в интенсивном земледелии.-М.:Колос, 1992.-271с.

43. Державин Л.М., Скворцова Н.К., Яковлева Т.А., Курчанова Е.В. Научно-методические подходы к определению выноса питательных веществ сорняками//Агрохимический вестник. -1998.-N 5-6.-с.10-12.

44. Дерюгин И.П. и др. Агрохимическое обоснование оптимальных параметров содержания в почве подвижных форм фосфора и калия и оптимизация доз фосфорно-калийных удобрений на дерново-подзолистых почвах// Агрохимия. 1995. - N 2.-с.3-10.

45. Добровольский Г.В. Почвы речных пошл центра Русской равнины. М.:1968.

46. Ефимова A.A., Воробьев В.Б,, Рысев М.Н. и др. Технологические карты по возделыванию и уборке основных сельскохозяйственных культур для крестьянских(фермерских) хозяйств Псковской области/ Метод. рекомендации ПсковНЖСХ. Псков, 1994.-37с.

47. Жукова Л.М., Панкова Н.К. Влияние длительного применения удобрений на калийный режим дерново-подзолистых почв и выщелоченных черноземов// Науч. тр. ВИУАД985.- Вып.8. с.1. Я-991. С—' £-/ л

48. Журбицкий З.И. Физиологические и агрохимические основы применения удобрений. Изд-во АН СССР.-1963.51.