Кукуруза требует большого количества калия. Он нужен для активного роста, хотя никогда не становится частью белков и других органических соединений. Все виды сельскохозяйственной земли, кроме песков, имеют огромные количества калия в пределах корневой зоны кукурузы, однако только 1–2% является усвояемым. Почвенные реакции калия и калийных удобрений значительно менее сложные и разнообразные, чем у азота и фосфора. Нехватки калия легко распознаются, и их корректировка не является дорогостоящей, поскольку калий самый дешевый из основных питательных веществ.


Роберт Хоэфт, профессор, департамент растениеводства Университета Иллинойса
Эмерсон Нафцигер, профессор, департамент растениеводства Университета Иллинойса
Сэмюел Олдрич, заслуженный профессор, департамент растениеводства Университета
Иллинойса
Ричард Джонсон, (1947–1999) ведущий научный сотрудник Deere and Company

Рис.1. Корни кукурузы поглощают K+ из почвенного раствора (1). По мере удаления K из раствора некоторая часть заменяемого K (2) перемещается на его место. Когда калийное удобрение добавляется в раствор, большая часть его переходит на пластинки глины в положение обмена и остается усвояемой. Движение калия изнутри глиняного минерала (3) происходит довольно медленно. Когда в почву с очень низким содержанием обменного калия добавляется большое количество калийного удобрения, некоторая часть калия может переместиться на позицию 3 и «закрепиться» в форме, которая очень медленно усваивается. Калий в неподдающихся воздействию погоды фрагментах породы (4) является неусвояемым на протяжении всей человеческой жизни.

Усвоение калия кукурузой

Калий поступает в растение кукурузы в виде положительного иона (K+). Молодой росток не нуждается в большом количестве калия, однако норма его потребления резко увеличивается до самого высокого уровня за три недели до выбрасывания метелки (рис. 2). Следовательно, если должны проявиться признаки дефицита калия, вы обычно увидите их в промежутке, когда высота растения составляет фут, и почти до появления метелки.

За две недели до достижения спелости общее количество калия в растении снижается. Это, возможно, происходит в связи с тем фактом, что К остается в растворе внутри растения и вымывается из листьев дождем, как только листья отмирают.

Только одна треть калия, содержащегося в над земной части растения, находится в зерне — 20 кг K2O (17 кг K) в 100 ц (28 фунтов K2O (23,2 фунта K) в 100 бушелях). Эта же самая культура, когда убирается на силос, содержит в 3,5 раза больше калия, однако часть его возвращается в почву в виде навоза.

В отличие от бобовых культур (люцерны и клевера), кукуруза не потребляет больше калия, чем ей нужно для хорошего урожая.

Рис. 2. На начальном этапе развития растения кукурузы калий усваивается очень быстро. Симптомы дефицита наиболее часто видны с того момента, когда растение достигает 10 дюймов (25 см) и незадолго до выбрасывания метелки. Только одна треть калия в надземных частях растения находится в зерне, поэтому две трети его возвращается в почву, если только растение не срезано для приготовления силоса. Хэнвей, Университет штата Айова.

Калийные удобрения

Калийные удобрения являются относительно простыми солями, растворимыми в воде. Все они имеют высокий «солевой индекс». Это означает, что они образуют концентрированный солевой раствор и, следовательно, должны вноситься на расстоянии 4–5 см от прорастающих семян, за исключением очень низкой концентрации.

Хлорид калия (KCl), солянокислая соль калия

Простая соль калия (K) и хлора (Cl) образует 90% калийных удобрений в США. Цвет ее варьирует от белого до красного. Бывает в гранулах и порошке. Обычно содержит 60–62% K2O (49,8–51,5% K), хотя продается и некоторое количество 50% но го продукта K2O.

Солянокислая соль калия может применяться непосредственно или смешиваться в сухих гранулированных, насыпных или жидких удобрениях, поскольку она в высокой степени растворима.

Хлор, который является составной частью мьюриата, образует очень растворимые соли с кальцием, магнием и натрием. Он быстро выщелачивается, по этому не бывает его больших концентраций в почве. Хлористый калий (KCl) абсолютно подходит для кукурузы, хотя для других культур предпочтительными являются источники без хлора, включая табак и картофель. Есть свидетельства того, что хлор в со ставе хлористого калия снижает степень заболевания кукурузы гнилью стебля.

Сульфат калия (K2SO4)

Это белая соль с 48–50% K2O (39,8–41,5% K) и не более 2,5% хлора. Она стоит дороже хлористого калия и не имеет преимущества в использовании под кукурузу, если только нет признаков дефицита серы. В этом случае может все же дешевле использовать хлористый калий, а серу приобрести в какой-нибудь другой форме.

Сульфат калимагнезии (K2SO4 × MgSO4 плюс вода и MgCl2)

Это удобрение состоит из 22–23% K2О (18,3–19,2% K), 18–19% MgO (прибл. 11% Mg) и серы. Оно используется под некоторые культуры и на конкретных почвах, где требуются, по меньшей мере, два из трех питательных веществ — калия, магния и серы.

Нитрат калия (KNO3)

Он включает в себя 13,8% азота и до 46,6% K2O (38,7% K). Используется, в основном, под культуры, где хлор не желателен, однако не имеет агрономического преимущества над хлористым калием как источником K для кукурузы. Он хорошо подходит для использования в жидких удобрениях.

Метафосфат калия (KPO3)

Этот источник чрезвычайно высокого содержания фосфора и калия — 55% P2O5 и 35% K2O (24% P и 29% К). Материал не превосходит другие фосфорные и калийные удобрения, обычно применяемые под кукурузу.

Почвенные реакции с калием

Калий может быть изображен в четырех отчетливых формах в почве (рис. 1). Усвояемый K находится в положениях 1 и 2. Более подробно он рассматривается на рис. 3. Самое большое количество K в поверхностном слое почвы доступно во влажной (однако, не мокрой) почве. Когда почва высыхает, некоторая часть калия становится временно связанной между пластинками глины, однако калий снаружи этих пластинок и в растворе остается усвояемым.

Эти диаграммы представляют позицию 3 на рис. 1.

Механизм, показан в диаграмме C, в соответствии с которым K+ и NH4 могут поймать себя и друг друга в ловушку, более распространен в почвах северной части США, потому что они состоят из таких минералов, в которых это может происходить — иллит, вермикулит и монтмориллонит. Калий не участвует в сложных биологических изменениях в почве, как это происходит с азотом и фосфором. Он остается в растворе в живых растениях и вступает свободно в реакции обмена, как только растительные остатки или навоз вносятся в почву.

 

Рис. 3. Упрощенное изображение пластинок глины для иллюстрации того, как калий и аммоний могут в почве с определенным типом глины (распространенной на всей территории кукурузного пояса) проявлять себя в сырой (a), сухой (b) почве и как они могут загонять себя и друг друга в ловушку, когда они становятся менее доступными (c).

 

Рис. 4. Поташ (KC1) значительно поднял урожайность и снизил полегание в ходе этого эксперимента на почве, которая имела низкий уровень доступного калия. В данном случае невозможно выяснить, оказали ли воздействие на полегание калий (K) или хлор (Cl). В данном сравнительном эксперименте было внесено 30 фунтов. Однако это не означает, что в других ситуациях результат будет таким же.

Внесение калия в зависимости от количества, усвоенного культурой

На большинстве почв основной уровень анализов на калий может и должен быть поднят до высокого уровня, поскольку калий выщелачивается очень мало. Исключение составляют песчаные почвы. Кукуруза его усваивает не в чрезмерном количестве. И он не связывается в ходе химических реакций в значительной мере до неусвояемой формы.

После того как достигнут желаемый уровень, наиболее выгодной дозой для внесения калия будет количество, которое немного меньше, чем усваивает и забирает с собой урожай кукурузы. Это объясняется тем, что некоторое количество калия постоянно становится усвояемым из обширного высвобождающегося запаса медленно усваивающихся форм (позиции 3 и 4 на рис. 1).

Исследования ученых и опыт американских фермеров свидетельствуют о том, что на некоторых почвах количество калия, вопреки ожиданиям, не накапливается. В этих случаях вносите калий ежегодно в зависимости от культуры, которая будет выращиваться. Посоветуйтесь со своим консультирующим агентом или дилером по реализации удобрений.

Поскольку одна четвертая калия находится в зерне, а три четверти — в остальных частях растения кукурузы, вы удаляете из почвы в 4 раза больше калия, когда убираете кукурузу на силос, а не на зерно. Однако некоторая часть калия, находящаяся в силосе, возвратится где-то в землю в виде навоза.

Для того, чтобы поддерживать долгосрочный баланс калия в хозяйстве, необходимо вносить на 25% больше его на полях, где кукуруза выращивается на силос. Это компенсирует потери в связи с выщелачиванием из правильно используемого навоза. Если кукуруза будет следовать за силосной кукурузой, а не за кукурузой, выращиваемой на зерно, и не получать навоза, вам нужно планировать внести двойную норму калийного удобрения, чтобы компенсировать калий, забранный в виде силоса. (Вам не нужно вносить в 4 раза больше калия, потому что в почве имеется некоторое его количество.)

Потеря калия в результате эрозии почвы не оказывает значительного влияния на потребность в дополнительном его внесении в составе удобрения, потому что природное содержание калия в той почве, которая подверглась эрозии, не выше, чем в почве, оставшейся после эрозии.

Когда и где вносить калий

Калий может быть экономно накоплен до высокого почвенного уровня путем внесения разбрасыванием. Однако на почвах, которые имеют очень низкое содержание усвояемого калия, лучше всего поднимать уровень калия постепенно, потому что считается, что при очень обильном одноразовом внесении значительная его часть уходит в положение 3 (рис. 1) и становится в связи с этим относительно недоступной.

В отличие от фосфора, калий усваивается почти одинаково хорошо при внесении в ряд и при разбрасывании. Когда применяется рядковое удобрение, целесообразно вносить калий вместе с азотом и фосфором, даже если его содержание в почве среднее или высокое. Калий имеет высокий «солевой индекс», а это означает, что он может вызвать повреждение всходов, если большое его количество размещено слишком близко к семенам. Следовательно, его нужно размещать немного в стороне и ниже семян.

При чередовании кукурузы и сои все количество калия должно вноситься перед кукурузой. Примерно две трети будут возвращены в почву в составе стеблей, листьев и стержней кукурузных початков для использования соей.

Калийно-азотный баланс

Исследования свидетельствуют о том, что низкое содержание калия при высоком содержании азота увеличивает заболеваемость гельминтоспориозной гнилью листьев и стеблей, гнилью стебля и вызывает полегание кукурузы (рис. 3).

Калий в значительной степени, как оказалось, снижает остроту этих проблем. Другие исследования свидетельствуют о том, что хлор в хлористом калии (KCl) также снижает гниль стебля и полегание.

Тем не менее, увеличение нормы внесения калия свыше тех потребностей, которые обеспечивают высокий урожай, не приносит пользы в снижении степени заболевания культуры.

Калийно-магниевый баланс

Обильное внесение калия на некоторых почвах вызывают дефицит магния у некоторых культур. Фиксировался дефицит у овса в северном Мичигане, а у фуражных культур он проявился в виде заболевания «grass tetany». Кукуруза не очень чувствительна к нехватке магния, и примеров того, что калий вызвал снижение урожайности в результате недостатка магния, не зафиксировано.

Почвенный тест для калия

 

Рис. 5. Различные почвы с одинаковыми пробами могут предоставить почти одинаковое количество калия для кукурузы в первый год после пробы. Однако такие почвы с низкой калийобеспечивающей способностью, как пески, в последующие годы быстро истощаются (слева). Таким же образом, почвы с низкой способностью обеспечивать калием в середине сезона снижают свои показатели больше, чем почвы с высокой обеспечивающей способностью (справа). Пробы грунта должны интерпретироваться и для типа почвы, и для месяца, когда эти пробы взяты.

Анализ почвы на калий

Анализ почвы измеряет количество калия в почвенном растворе и в точках обмена на глине и гумусе (позиции 1 и 2 на рис. 1). Для того, чтобы получить наиболее полный результат анализа, необходимо:

1. Внимательно отбирать пробы почвы.

2. Никогда не брать пробу замерзшей почвы!
Эти пробы часто полностью вводят в заблуждение, потому что они слишком высокие. В исследовании, в котором пробы брались каждый месяц в течение четырех лет в южной части штата Иллинойс, пробы в декабре до замерзания и в марте после таяния давали результаты от 150 до 200, в то время как анализы проб из замерзшей почвы в феврале превышали 300!
3. Никогда не нагревайте сухие образцы перед отправкой их в лабораторию для анализа. Высокие температуры приводят к тому, что результаты анализов получаются очень высокими.

4. Определите влияние типа вашей почвы на интерпретацию результатов анализа:

• Анализы грунта, которые измеряют обменный калий в начале вегетационного периода, являются хорошим ориентиром в отношении пригодного к усвоению калия на протяжении всего текущего периода для широкого разнообразия почв, начиная от песчаных суглинков до глинистых суглинков. Пригодный для обмена калий фактически менее прочно удерживается в песчаных почвах, однако это преимущество, по-видимому, в значительной степени перекрывается большим количеством калия в корневой зоне в песчаных суглинках и глинах.

• Одинаковые анализы на различных типах почв являются ненадежным ориентиром в отношении пригодного к усвоению калия в течение 4- или 5-летнего периода. Почвы с высокой степенью обеспечения калием мало изменяются за пять лет в отношении калия, пригодного к усвоению (если образцы для анализов брать в одном и том же месяце каждый год). А пески и другие почвы со слабой способностью обеспечивать калием изменяются разительно (рис. 4). Эти почвы были выделены специалистами в классификации почв, и во многих штатах в настоящее время предлагается дополнительный калий на 4- и 5-летний период, даже в случае, если результаты проб высокие.

• Анализы влажных образцов (не высушенных воздухом в лаборатории перед извлечением) являются лучшим ориентиром в отношении пригодного к усвоению калия на некоторых поверхностных почвах и на большей части подпочв, однако решение в отношении того, как работать с образцом, принимается в лаборатории, и фермеру в этом отношении ничего делать не нужно.

• Количество пригодного к обмену калия в глубокой подпочве менее важно для кукурузы, чем для люцерны, потому что питающие корни кукурузы в течение периода наиболее быстрого усвоения сконцентрированы в пахотном слое и немного ниже (рис. 5).

• Анализы грунта на наличие калия в течение вегетационного периода изменяются. Это происходит в связи с усвоением калия сельскохозяйственной культурой или с неизвестными процессами, происходящими в почве. В зонах, где сезонные изменения большие, агрономы рекомендуют корректировку в трактовании проб на калий, взятых ранней весной и поздней осенью.

• Если ваши почвы плохо осушаются и имеют высокое содержание органического вещества и глины, вам необходимо учитывать, что результаты анализов проб грунта будут более высокими, чем на других почвах.