Применение калийных удобрений

Сроки, способы и формы внесения калийных удобрений

На почвах среднего и тяжёлого гранулометрического состава хлорсодержащие калийные удобрения в полной дозе, за исключением рядкового внесения в небольших дозах под некоторые культуры, целесообразно вносить под осеннюю зяблевую обработку. Это позволяет разместить удобрения в более влажном слое почвы, где развивается основная масса корней, хлор при этом за осенне-весенний период вымывается из пахотного слоя. Только на лёгких, торфяно-болотных и пойменных почвах калийные удобрения вносят весной. Под пропашные и овощные культуры часть общей дозы калия целесообразно давать в подкормку.

В севообороте калийные удобрения вносят в первую очередь под калиелюбивые культуры, которые дают значительные прибавки урожая.

Лён и конопля потребляют относительно немного калия, но из-за слабой корневой системы, которая не может в обычных условиях обеспечить растения достаточным количеством калия, под эти культуры вносят повышенные дозы калийных удобрений.

Под хлорофобные культуры целесообразно вносить калийные удобрения с минимальным содержанием хлора. При использовании хлорсодержащих калийных удобрений под картофель, количество крахмала снижается на 7-15 % по сравнению с бесхлорными удобрениями.

Применение калийных удобрений на различных почвах

В России свыше 1/3 площадей пашни характеризуются низким и средним уровнем содержания обменного калия и нуждаются во внесении калийных удобрений. Их применение наиболее эффективно на песчаных, супесчаных дерново-подзолистых, торфяно-болотных, пойменных почвах и краснозёмах. Положительное действие они оказывают также в зоне достаточного увлажнения на суглинистых дерново-подзолистых, серых лесных почвах, оподзоленных и выщелоченных чернозёмах при низкой и средней обеспеченности калием.

Дерново-подзолистые почвы

Дерново-подзолистые почвы обладают относительно небольшими запасами доступного калия. Необменный калий входит в состав преобладающих в данных почвах вторичных глинистых минералов — каолинита и монтмориллонита, которые не могут обеспечить восстановление запасов обменного калия. Этим объясняется положительное действие калийных удобрений на дерново-подзолистых почвах.

По данным многолетних опытов ежегодное внесение калийных удобрений в количестве 30-90 кг K₂O на 1 га повышает урожаи корнеклубнеплодов, прежде всего картофеля, и зерновых культур. Наибольшие прибавки урожаев до 30-50% получают на лёгкосуглинистых и песчаных почвах, на которых запасы калия исключительно малы. В менее длительных опытах на азотно-фосфорном фоне калийные удобрения также дают прибавки урожаев всех культур уже в первой ротации севооборота: прибавки урожая зерновых культур в среднем составляли 10-20%, корнеклубнеплодов — более 30%.

По мере истощения почвенных запасов калия и улучшения азотно-фосфорного питания растений потребность в калийных удобрениях увеличивается, возрастает их эффективность, что особенно проявляется на тяжёлых по гранулометрическому составу почвах. Из-за небольших запасов подвижного калия дерново-подзолистых почв внесение умеренных доз до 90 кг/га K₂O не обеспечивает положительного баланса. Однако содержание обменного калия в почве за счёт динамического равновесия между формами калия на контроле сохраняется на исходном уровне, что связано с мобилизацией природного почвенного калия, вызванной физиологической кислотностью удобрений, биологическим накоплением растениями в результате лучшего развития их на удобренных вариантах, а также с включением калия подпахотного и нижележащих слоёв почвы. Мобилизация необменного калия под действием удобрений обеспечивает увеличение подвижных форм калия и сопровождается уменьшением его запасов.

Серые лесные почвы

Серые лесные почвы характеризуются невысоким содержанием обменного калия в пахотном слое. Однако по сравнению с дерново-подзолистыми почвами действие калийных удобрений на урожай различных культур слабее. Связано это с тем, что необменный калий илистой фракции входит в состав гидрослюд лёссовидных суглинков — основной почвообразующей породой серых лесных почв. Гидрослюды обладают высокой фиксирующей способностью в отношении одновалентных катионов и способностью легко высвобождать необменно-поглощённый калий, который или переходит в обменное состояние, или непосредственно используется растениями.

Влияние калийных удобрений на продуктивность севооборота, зерновых единиц ц/га (1967-2000 гг.)

Изучение калийного режима серых лесных почв в длительных опытах показало, что за одну ротацию севооборота при внесении невысоких доз удобрений складывается отрицательный баланс калия. Но, несмотря на это, отмечается увеличение содержания доступных форм калия (обменного и лёгкогидролизуемого) при сохранении уровня необменной формы на удобренных вариантах. Под действием растений и удобрений мобилизуются всех резервные формы калия и происходит их переход в обменное состояние.

При длительном использовании азотно-фосфорных удобрений в севообороте на серых лесных почвах действие калия от ротации к ротации возрастает.

Чернозёмные почвы лесостепной и степной зон

Чернозёмные почвы лесостепной и степной зон содержат достаточные запасы доступного для растений калия. Почвообразующие породы и глинистые минералы чернозёмов богаты необменным калием, который активно переходит в подвижные формы, поэтому эффективность калийных удобрений на этих почвах небольшая. Даже калиелюбивые культуры (пропашные и технические), мало реагируют на внесение калийных удобрений. Особенно это отмечается на почвах тяжёлого гранулометрического состава.

Со временем эффективность калийных удобрений возрастает, что особенно заметно при выращивании сахарной свёклы и других калиелюбивых культур, а также при внесении калия на фоне азотно-фосфорных удобрений, что объясняется истощением неудобренных калием почв за счёт выноса урожаями культур.

Систематическое внесение удобрений не приводит к значительному увеличению содержания подвижных форм в чернозёмах даже при положительном балансе, что связано с высокой насыщенностью поглощающего комплекса чернозёмов двухвалентными основаниями, препятствующими поглощению калия. Благоприятные условия для фиксации калия в чернозёмах: минералогический состав илистой фракции — гидрослюды и высоко-дисперсные минералы монтмориллонитовой группы, которые характеризуются высокой способностью фиксировать одновалентные катионы, а также высокая насыщенность ППК основаниями, повышенная кислотность почвы, высокое содержание органического вещества, отсутствие конкурента калия — поглощённого аммония, необратимая коагуляция коллоидов при периодическом подсыхании верхнего слоя. Эти условия способствуют необменному поглощению калия в пахотном и подпахотном слоях. При отрицательном балансе на удобренных вариантах увеличение необменного калия объясняется с мобилизацией менее подвижных форм под влиянием растений и удобрений, а также высвобождением калия вторичных минералов — гидрослюд.

Калий оказывает положительное действие при неблагоприятных погодных условиях. При обилии атмосферных осадков он уменьшает полегание зерновых культур, в засушливые годы помогает в борьбе с запалами, вызываемыми суховеями. Правильное использование калийных удобрений на чернозёмах, то есть на фоне азотно-фосфорных удобрений во влажные и засушливые годы, повышает урожаи основных культур, особенно калиелюбивых.

Каштановые почвы и серозёмы

Содержание подвижного калия в каштановых почвах сухой степи и серозёмах Средней Азии высокое, достигая 40-60 мг K₂O/100 г почвы. Запасы калия огромны, так как он входит в состав гидрослюд и легко высвобождается, поэтому эффективность калийных удобрений незначительна.

На старопахотных, давно используемых орошаемых серозёмах при систематическом внесении азотных и фосфорных удобрений содержание подвижных форм небольшое, поэтому урожайность и качество продукции культур, прежде всего хлопчатника, возрастает.

Почвы степных и сухостепных районов

Почвы степных и сухостепных районов, чаще всего, хорошо обеспечены калием. Из-за изменчивости условий влагообеспеченности, на типичных, обыкновенных, южных чернозёмах, каштановых почвах и серозёмах действие калийных удобрений небольшое или вовсе не проявляется. Внесение калийных удобрений оправдано только под калиелюбивые культуры — сахарную свёклу, подсолнечник, овощные, на каштановых почвах и серозёмах при орошении.

Процесс калийного истощения почв сухостепной и пустынной зон вследствие больших запасов необменного калия, минералогическим составом почв и почвообразующих пород протекает медленно. Значение имеет периодическое восполнение запасов калия за счёт внесения его с поливными водами при орошении. Уменьшение содержания калия в почве при длительном использовании и систематическом применении азота и фосфора проявляется признаками калийного голодания растений и повышением эффективности калийных удобрений.

На солонцах, как правило богатых калием, калийные удобрения не применяют, так как они увеличивают солонцеватость и не приносят ожидаемого эффекта.

Внесение калийных удобрений и известкование

Внесение калийных удобрений на песчаных почвах, нуждающихся в известковании, увеличивает необходимость нейтрализации почвенной кислотности, так как калий вытесняет ионы водорода, алюминия, марганца, снижающие pH, из почвенного поглощающего комплекса. При известковании кислых почв возрастает потребность в калийных удобрениях. Прибавки от калия на фоне извести увеличиваются в абсолютных и относительных величинах. Действие извести, помимо улучшения физико-химических свойств почв, проявляется и в улучшении азотно-фосфорного питания растений и некотором снижении доступности калия растениям вследствие усиления его фиксации почвенными коллоидами. С ростом урожая при известковании увеличивается также и вынос калия из почвы, а переход в доступные формы идёт менее интенсивно, чем в кислых почвах.

Из-за антагонизма калия и кальция возникает необходимость в повышении доз калийных удобрений при известковании и на почвах с нейтральной реакцией. Известкование почв в таких случаях значительно повышает эффективность калийных удобрений.

С другой стороны, от улучшения калийного режима увеличивается отдача от известкования. Применение навоза снижает действие калийных удобрений, так как он оказывает влияние на питательный режим почв, являясь при это хорошим источником калия.

Повышение эффективности калийных удобрений

Основные способы повышения эффективности калийных удобрений:

Применение с учётом природно-экономических условий и обеспеченности почв подвижными формами калия.
Повышение культуры земледелия, окультуренности почв, оптимальное обеспечение культур севооборота другими удобрениям, то есть сбалансированное питание сельскохозяйственных культур.
Известкование кислых почв.
Внесение калия в севообороте в первую очередь под культуры с высокой отзывчивостью на калий.
Подбор форм калийных удобрений с учётом биологических особенностей культур. Например, сернокислый и хлористый калий одинаково влияют на урожай большинства культур. Бесхлорные формы способствуют повышению урожайности гречихи, проса и некоторых сортов табака, увеличивают содержания сахара в ягодах отдельных сортов винограда, содержанию крахмала в клубнях поздних сортов картофеля, улучшают качество льноволокна.
Правильный подбор сроков и способов внесения. В большинстве регионов страны калийные удобрения вносят осенью под зяблевую вспашку, за исключением песчаных почв и заливаемых пойм. Это способствует равномерному распределению калия в пахотном слое и вымыванию хлора в нижележащие горизонты за осенне-зимний и весенний периоды.
Оптимизация доз калийных удобрений с учётом метеорологических условий. Так, внесение 80 кг/га K₂O на фоне N60P60 повышало урожайность озимой пшеницы по сравнению с фоном при средней температуре за период май — июль 16,5 °С на 2,4 ц/га, при 15,2 °С — на 6,6 ц/га, при 13 °С — на 11,9 ц/га. Это связано с затруднением поступления калия в растения при низкой температуре. Калийные удобрения улучшают физические свойства зерна, особенно при избытке осадков в июле более 80 мм, в период налива и созревания. Например, в Нечернозёмной зоне в этот период при недостатке калия образуется мелкое и щуплое зерно.
Полное обеспечение оптимальными дозами калийных удобрений в сочетании с другими питательными веществами торфяных (осваиваемых и старопахотных), торфяно-болотных почв, которые бедны этим элементом (0,02-0,3 валового содержания). В этих почвах калий подвижен, не накапливается в пахотном горизонте и почти полностью используется растениями в первый год внесения. Действие удобрений увеличивается при двойном регулировании (орошении и осушении) этих почв. Наибольший эффект достигается под овощи и кормовые корнеплоды, которые окупают внесение калия прибавками урожая.

По обеспеченности почв обменным калием выделяют несколько групп почв.

Таблица. Градации обеспеченности почв подвижным (обменным) калием, мг/кг почвы (Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения, 2003).

Степень обеспеченности	Метод Кирсанова	Метод Чирикова	Метод Мачигина	Метод Масловой	Метод Эгнера-Рима
Очень низкая	< 40	< 20	< 100	< 50
Низкая	41-80	21-40	101-200	51-100	< 70
Средняя	81-120	41-80	201-300	101-150	71-140
Повышенная	121-170	81-120	301-400	151-200	> 140
Высокая	171-250	121-180	401-600	201-300
Очень высокая	> 250	> 180	> 600	> 300

Обобщение данных длительных стационарных опытов географической сети показало, что содержание 10-15 мг K₂O/100 г почвы и внесение 60-90 кг K₂O/ra на дерново-подзолистых, серых лесных почвах и выщелоченных чернозёмах обеспечивает продуктивность севооборота в 3-5 т/га зерновых единиц. Однако существенные запасы калия и динамическое равновесие между его формами делают показатель обменного содержания калия, как характеризующего способность почвы обеспечивать калийное питание растений, менее надёжным. В процессе питания растений участвуют все формы почвенного калия, поэтому следует учитывать подвижные формы (почвенного раствора и обменный) и необменный калий первичных и глинистых минералов, а также подвижность, способность и скорость восстановления обменного калия из резервных форм.

Обеспеченность почв необменным калием зависит от типа глинистых минералов, генетических особенностей и гранулометрического состава почв. Наибольшее количество связывается слюдистыми минералами (гидрослюдами, иллитом, вермикулитом), меньшее — монтмориллонитом, меньше всего необменно поглощает каолинит.

По степени обеспеченности необменным калием почвы делятся на группы:

низкая 10-20 мг K₂O/100 г почвы,
средняя 20 — 50 мг K₂O/100 г почвы,
повышенная 50 — 100 мг K₂O/100 г почвы,
высокая 100 — 150 мг K₂O/100 г почвы.

При длительном применении калийных удобрений увеличивается количество обменного калия, возрастают его подвижность и доля в лёгкогидролизуемой и необменной фракциях. С увеличением этих показателей происходит снижение эффективности «свежевнесённого» калия и возрастает последействие «остаточного», накопленного в результате применения удобрений. Однако эти данные не позволяют установить общие для всех почв критерии обеспеченности калием.

Существуют разные методические подходы для определения степени обеспеченности подвижным калием. Так, можно определить этот показатель по насыщенности поглощающего комплекса обменным калием, принимая за активный уровень 1,8-3,0%. Однако величина насыщенности почвенного поглощающего комплекса обменным калием должна устанавливаться для каждого типа почв в зависимости от минералогического состава илистой фракции почвы и подстилающей почвообразующей породы, биологических особенностей культур, условий азотно-фосфорного питания и влагообеспеченности. В каждом конкретном случае чем меньше насыщенность поглощающего комплекса калием, тем выше эффективность вносимых удобрений.

Оптимальные концентрации калия в почве установлены, хотя и требуют уточнения.

Калий в почве находится в различных взаимосвязанных формах. При внесении калийных удобрений его запасы пополняются, но вследствие различий в составах глинистых минералов в дерново-подзолистых почвах больше возрастает содержание обменной формы, а на чернозёмах — необменной. Во всех случаях при питании растений доступные формы калия пополняются за счёт необменных форм. Поэтому при определении потенциальных запасов доступного калия это учитывают.
Калий в почве менее подвижен, чем азот, но более подвижен, чем фосфор. Поэтому при попытке создания оптимального калийного уровня периодическим внесением высоких доз на тяжёлых глинистых почвах калий фиксируется минералами, а на лёгких песчаных и супесчаных почвах мигрирует по профилю почвы за пределы корнеобитаемого слоя.
Внесение повышенных доз удобрений и химических мелиорантов меняет доступность калия растениям. Например, при известковании кислых почв, даже при высоком содержании калия его доступность вследствие антагонизма кальция и калия снижается. Поэтому на известкованных почвах оптимальные дозы калийных удобрений увеличивают в 1,5-2 раза. Антагонизм и синергизм существуют между калием и другими катионами и анионами.
Культурные растения по-разному отзываются на питание калием. Выделена группа калиелюбивых культур, для которых оптимальный уровень обменного калия должен быть выше, чем, например, зерновыми колосовыми, зернобобовыми, однолетними и многолетними травами.
Хлорофобные культуры отрицательно реагируют на избыток хлора в почве. Устранения этого негативного явления достигается регулированием доз, сроков и способов внесения. Например, заблаговременное внесение хлорсодержащих калийных удобрений осенью под зяблевую вспашку.

Дозы калийных удобрений

Оптимальные дозы калийных удобрений в севооборотах зависят от места, периодичности и последовательности внесения извести и навоза. При известковании дерново-подзолистых почв и соответствующем росте урожая потребность в калийных удобрениях возрастает особенно сильно.

По данным длительных полевых опытов на дерново-подзолистых почвах с первоначальным pH 4,2, когда калийных удобрений вносили параллельно на фоне извести и без нее, показали, что после первой ротации (6-8 лет) количество обменного калия в известкованных почвах с pH 5,0-5,6 по сравнению с неизвесткованными с pH 4,0-4,3 уменьшилось в 2 раза и связано с возрастающей фиксацией калия. При внесении 35-50 кг K₂O/га это соотношение сохранилось, хотя содержание обменного калия на обоих фонах возросло на 10%. При увеличении дозы калия до 70-100 кг/га разница между фонами составляла 20% и исчезла при дозах более 100 кг K₂O/га. Этим объясняется тот факт, что на известкованном фоне были эффективны более высокие дозы калийных удобрений, так как один и тот же уровень содержания обменного калия (11 мг K₂O/100 г) был достигнут без известкования при внесении дозы 60 кг K₂O/ra, а при известковании — 100 кг/га калия.

Таким образом, эффективность калийных удобрений на дерново-подзолистых почвах связана с кислотностью: чем она меньше, тем выше эффект от применения K₂O. На кислых дерново-подзолистых почвах увеличение доз калия более 60 кг/га в среднем по севообороту не приводит к повышению продуктивности при снижении окупаемости. На известкованных почвах при внесении азота и фосфора в дозах 100-120 кг/га эффективность калийных удобрений существенна, не снижается с увеличением доз калия до 140 кг/га и составляет в среднем 20-25%. Окупаемость повышенных доз калия составляет не менее 5 зерн. единиц/кг.

Внесение органического удобрения без известкования уменьшает эффективность калийных удобрений тем сильнее, чем выше дозы навоза.

На чернозёмах, прежде всего в степных районах, действие калийных удобрений проявляется слабее, что объясняется высоким содержанием подвижных форм калия. Однако при систематическом применении высоких доз азотно-фосфорных удобрений роль калия возрастает. Поэтому при определении эффективности калийных удобрений учитывают интенсивность севооборота, насыщенность калиелюбивыми культурами и оптимизацию питания растений макро- и микроэлементами.

Отношение культур к калийному питанию

Калийные удобрения часто содержат большое количество балластных элементов, поэтому внесение хлорсодержащих удобрений под культуру, отрицательно реагирующую на хлор, приводит к снижению урожая и ухудшению качества продукции. При необходимости внесения хлорсодержащих калийных удобрений, их вносят осенью под зяблевую вспашку. При этом хлор плохо адсорбирующийся почвой вымываться в нижележащие слои и не оказывает отрицательного действия на урожай. Особенно недопустимо внесение хлорсодержащих калийных удобрений под хлорофобные культуры в процессе вегетации.

Литература

Ягодин Б. А., Жуков Ю. П., Кобзаренко В. И. Агрохимия. / Под ред. Б. А. Ягодина М.: Колос. 2002
Евтефеев Ю. В., Казанцев Г. М. Основы агрономии: учебное пособие. М.: ФОРУМ. 2013
Минеев В. Г., Сычёв В. Г., Гамзиков Г. П. и др. Агрохимия. Учебник. / Под ред. Минеева В. Г. М.: Изд-во ВНИИА им. Д. Н. Прянишникова. 2017