Влияние минеральных удобрений на динамику поглощения калия кукурузой, выращиваемой в лесостепной зоне Зауралья

Введение. Кукуруза – высокопродуктивная культура, которая получила широкое распространение благодаря возможности многоцелевого использования [1–3]. В настоящее время эта культура завоевывает все больше посевных площадей, в частности в северных регионах страны, из-за успешной селекции раннеспелых гибридов, которые менее нуждаются в сумме температур [4, 5]. Кукуруза отличается от других сельскохозяйственных растений тем, что потребляет высокое количество питательных веществ из-за большой биомассы и показывает внушительную урожайность лишь на почвах с высоким плодородием [6–8]. Многие товаропроизводители применяют при возделывании сельскохозяйственных растений лишь азотные и в редких случаях фосфорные удобрения, полностью отказавшись от калийных из-за высокого содержания этого элемента в почвах. Однако, как показывают исследования, отказ от калийных удобрений приводит к стремительному снижению запасов подвижного калия [9, 10]. Многие исследователи утверждают, что продуктивность кукурузы без использования калийных удобрений резко снижается даже при высоком содержании этого элемента в почвах. Это происходит потому, что кукуруза плохо усваивает калий из почвы – не более 7–50 %, тогда как из минеральных удобрений потребление калия кукурузой достигает 25–57 % [11–13]. Исследования, проведенные в различных почвенноклиматических условиях, показывают, что нет общей закономерности по потреблению калия из почвы [14–16]. Поэтому для четкого понимания усвоения калия кукурузой и корректировки системы удобрений необходимо дополнительное изучение калийного питания.

Цель исследований. Установить влияние минеральных удобрений на динамику потребления калия кукурузой в условиях лесостепной зоны Зауралья.

Материалы и методы. Опыт закладывался с 2016 по 2018 г. в Заводоуковском районе Тюменской области. Схема опыта предусматривала внесение минеральных удобрений (аммофо-ска и аммиачная селитра) на различную урожайность зерна кукурузы (дозы приведены в среднем по годам): 4,0 т/га – N 83 P 67 K 67 ; 5,0 т/га – N 110 P 93 K 93 ; 5,0 т/га – N 147 P 113 K 113 , в качестве контроля использовался вариант с естественным плодородием чернозема выщелоченного. Содержание нитратного азота составляло 11 мг/кг, подвижного фосфора и обменного калия 79 и 170 мг/кг почвы соответственно. Обменная кислотность не превышала 6,5 ед. рН, содержание гумуса – 8,3 %.

Для учета продуктивной массы и зерна кукурузы отбирали по 50 растений с каждого варианта. В дальнейшем растения высушивали и проводили пробоподготовку для определения общего калия в вегетативной массе и зерне по ГОСТ 32250. Расчет выноса калия проводили по формуле

В = ∑(Сi∙Мi)∙10, где В – вынос калия, кг/га; Сi – содержание калия в отдельных органах, %; Мi – масса отдельных органов, т/га.

Агротехника предусматривала проведение отвальной основной обработки почвы после уборки предшественника (овса) на глубину 23– 25 см.

Весной бороновали в два следа – БЗСС-1,0. Перед посевом кукурузы врезали необходимые дозы минеральных удобрений сеялкой СЗП-3,6, в дальнейшем проводили культивацию – КПС-4. Сеяли гибрид Обский 140 с нормой высева 70 тыс. га сеялкой СУПН-8А.

Результаты и их обсуждение. Максимальная концентрация калия в тканях кукурузы на контроле отмечается в фазу 5–6-го листа – 3,30 %. Внесение минеральных удобрений на планируемую урожайность до 6,0 т/га зерна способствует закономерному повышению содержания этого элемента в кукурузе из-за лучшего его усвоения из минеральных удобрений, чем из почвы [17] (табл. 1).

В течение вегетации содержание калия в кукурузе уменьшается. К фазе 8–9-го листа на контроле содержание калия снизилось на 15 % относительно предыдущей фазы. На удобренных вариантах также отмечалась тенденция по снижению концентрации калия в кукурузе на 14– 23 %. Однако относительно контрольного варианта содержание этого элемента было выше на 6–32 %, где значения составляли 2,99–3,72 %.

Таблица 1

Влияние минеральных удобрений на динамику содержания общего калия в кукурузе, % сухого вещества

Вариант (фактор А)	Фенологическая фаза (фактор В)
	5–6-й лист	8–9-й лист	Цветение	Уборка
				Вегетативная масса	Зерно
Контроль	3,30	2,81	1,83	1,85	0,47
NPK на 4,0 т/га	3,87	2,99	1,93	1,92	0,48
NPK на 5,0 т/га	4,16	3,59	2,00	1,99	0,49
NPK на 6,0 т/га	4,45	3,72	2,10	2,04	0,50

Примечание : фактор А – НСР 05 = 0,17; фактор В – НСР 05 = 0,32; фактор АВ – НСР 05 = 0,32.

К цветению продолжается снижение содержания калия в тканях растений из-за значительного повышения биологической массы кукурузы. В результате этого на контроле концентрация калия уменьшилась до 1,83 %. Внесение минеральных удобрений на планируемую урожайность от 4,0 до 5,0 т/га зерна не оказало достоверного влияния на содержание калия в кукурузе, отклонения находились в пределах ошибки опыта (НСР05 = 0,17). На варианте с максимальными дозами минеральных удобрений концентрация калия достигала 2,10 %, что на 15 % выше контроля. Это объясняется тем, что в этот период корневая система кукурузы хорошо развита и способна усваивать калий, расположенный не только в пахотном, но и нижележащих слоях. Лимитирующим фактором интенсивного нарастания биомассы кукурузы, который напря- мую влияет на содержание элементов питания в растении, являются азот и фосфор, количество которых на вариантах c внесением минеральных удобрений до 5,0 т/га зерна кукурузы меньше, чем на варианте с NРК до 6,0 т/га.

Наибольшая концентрация калия в период уборки содержится в вегетативной массе кукурузы – от 1,85 до 2,04 % сухого вещества, тогда как в зерне концентрация в 4 раза меньше – 0,47–0,50 %.

В начале своего развития кукуруза плохо усваивает питательные вещества из-за слабой корневой системы. В результате этого в фазу 5– 6-го листа вынос калия с одного гектара составлял от 2 до 4 кг, минеральные удобрения не оказывали достоверного влияния на вынос этого элемента кукурузой, отклонения находились в пределах ошибки опыта (НСР 05 = 10) (табл. 2).

Таблица 2

Вариант (фактор А)	Фенологическая фаза (фактор В)
	5–6-й лист	8–9-й лист	Цветение	Уборка
Контроль	2	59	153	269
NPK на 4,0 т/га	4	71	169	356
NPK на 5,0 т/га	3	118	195	377
NPK на 6,0 т/га	4	138	252	436

Примечание : фактор А – НСР 05 = 10; фактор В – НСР 05 = 16; фактор АВ – НСР 05 = 16.

Влияние минеральных удобрений на вынос калия кукурузой, кг/га

К фазе 8–9-го листа отмечается высокий вынос калия кукурузой из-за стремительного нарастания биомассы в этот период [18]. На контроле вынос этого элемента составлял 59 кг/га. Минеральные удобрения, внесенные на планируемую урожайность до 6,0 т/га зерна кукурузы, способствовали лучшему развитию корневой системы и набору фитомассы кукурузы, в результате чего вынос калия повышался на 12–79 кг/га относительно варианта без использования минеральных удобрений. Несмотря на высокий вынос калия, кукуруза к этой фазе потребляет лишь 22– 32 % от общего количества усвоенного элемента за вегетацию (табл. 3).

К цветению кукуруза на контроле усваивает 153 кг/га калия, что составляет 57 % от общего выноса за вегетацию. С повышением доз минеральных удобрений вынос калия увеличивается до 169–252 кг/га. Однако к этой фазе на вариантах с планируемой урожайностью 4,0 и 5,0 т/га зерна кукуруза усвоила 47–52 % от общего выноса, что на 5–10 % ниже контроля. Это связано с тем, что к середине вегетации кукурузы на вариантах без использования минеральных удобрений образуется дефицит азота и фосфора в почве, что приводит к нарушению баланса питательных веществ в растении, и кукуруза не может в полной мере реализовывать весь потенциал.

Таблица 3

Влияние минеральных удобрений на динамику потребления калия кукурузой, %

Вариант (фактор А)	Фенологическая фаза (фактор В)
	5–6-й лист	8–9-й лист	Цветение	Уборка
Контроль	1	22	57	100
NPK на 4,0 т/га	1	20	47	100
NPK на 5,0 т/га	1	31	52	100
NPK на 6,0 т/га	1	32	58	100

Примечание : фактор А – НСР 05 = 2; фактор В – НСР 05 = 9; фактор АВ – НСР 05 = 9.

К уборке кукурузы хозяйственный вынос калия с одного гектара на контроле составлял 269 кг. Внесение минеральных удобрений обеспечивало лучшее усвоение питательных веществ и развитие растения, что повышало хозяйственный вынос на 32–62 % относительно контроля.

Заключение. В период вегетации кукурузы содержание калия в растении снижается с 3,30– 4,45 до 1,83–2,10 % из-за интенсивного нарастания биомассы. Основная концентрация калия в период уборки содержится в вегетативной массе и составляет 1,84–2,04 % сухого вещест- ва, в зерне его содержание в 4 раза ниже из-за меньшего количества клеточного сока. К фазе цветения у кукурузы достаточно хорошо развита корневая система, которая способствует лучшей усвояемости питательных веществ. В результате этого кукуруза на контроле в этот период потребляет до 59 кг/га калия. Увеличение уровня питания за счет внесения минеральных удобрений обеспечивает интенсивное усвоение питательных веществ, вынос калия при этом повышается до 71–138 кг/га. Хозяйственный вынос калия на контроле составляет 269 кг/га, внесе- ние минеральных удобрений приводит к увеличению урожайности основной и побочной продукции кукурузы, выноса калия на 32–62 % относительно контроля. Поэтому при расчете доз калийных удобрений необходимо учитывать, что при повышении уровня питания вынос калия кукурузой возрастает на 32–62 %.