Н.В.Клебанович: Калийные соли Беларуси

Калийные соли являются одним из основных минеральных ресурсов Беларуси и важнейшим экспортным продуктом. Занимая третье место в мире по запасам этого минерального сырья после России и Канады (общие прогнозные ресурсы по Припятскому калиеносному бассейну составляют не менее 80 млрд. т), Беларусь играет существенную роль в формировании мирового рынка калийных удобрений. Так, в 2006 году Беларусь обеспечила 39 % мирового экспорта калийных удобрений, она поставляет эту продукцию не только в страны Западной и Центральной Европы, но даже в Индию, Юго-Восточную Азию, страны Латинской Америки. За счет продажи 6,6 млн. т калийных  удобрений в 2006 году Беларусь получила более 1 млрд. долларов США.

Широкий спектр торговых партнеров Беларуси в этом аспекте объясняется возрастающей интенсификацией сельскохозяйственного производства во многих странах мира и нуждаемостью почв самых различных природных зон в таком важном элементе питания как калий. Сравнительно низкая потребность почв во внесении калийных удобрений отмечается в степной и лесостепной зоне, так как черноземы, каштановые, буроземы и другие подобные почвы неплохо обеспечены подвижным калием, они богаты гумусом и имеют обычно суглинистый гранулометрический состав, благоприятствующий наличию значительного количества обменно-поглощенного калия. Но даже на таких почвах в интенсивном земледелии нужно вносить калийные удобрения, особенно при возделывании калиелюбивых культур, например, сахарной свеклы. На красноземах влажных субтропиков также эффективность калийных удобрений невысокая.

В сероземах и других почвах аридных зон в условиях орошения решающую роль приобретает орографическое положение почв: на повышенных участках калия заметно меньше, чем в пониженных. Повышенную нуждаемость в калии испытывают легкие и эродированные почвы. Высокой нуждаемостью во внесении калийных удобрений отличается большинство почв тропического почвенно-биоклиматического пояса, бурые и серые лесные почвы.

В дерново-подзолистых почвах, доминирующих в Беларуси, обеспеченность калием существенно зависит от гранулометрического и минералогического состава. В легких почвах запасы очень малы. Они существенно растут при внесении навоза, в котором обычно много калия – 0,6 %, но для высоких урожаев необходимо вносить и минеральные калийные удобрения, в том числе и на торфяно-болотных почвах, которые особенно бедны этим элементом.

Калий в растительных организмах находится в ионной форме и не входит в органические соединения, до 80 % его находится в клеточном соке, он стабилизирует коллоидное состояние цитоплазмы, повышает обводненность, вязкость, набухаемость, положительно влияет на фотосинтез, окислительные процессы и образование органических кислот, повышает активность ферментов, устойчивость растений к болезням. Из культурных растений особенно чувствительны к недостатку калия картофель, корнеплоды, капуста, многолетние травы. Много калия отчуждается из почвы с урожаями полевых культур и его необходимо компенсировать внесением удобрений. Так, с урожаем ячменя 40 ц/га в наших опытах выносилось около 95 кг/га калия, с урожаем 280 ц/га картофеля – до 260 кг/га.

В почвах калия сравнительно много, почти все почвы содержат калия в 5–10 раз больше, чем других макроэлементов – азота и фосфора. Его содержание колеблется от 0,5 до 3,0 %. Больше калия в почвах с большей долей глинистой фракции, в торфяных почвах калия только 0,03–1,00 %. Однако большая часть калия (до 98–99 %) находится в недоступной для растений форме, в горных породах и минералах (полевые шпаты, слюды и гидрослюды). Этот калий, как и калий органического вещества, доступен лишь после выветривания (разложения).

Проведенные нами эксперименты показали, что калий такого минерала из группы полевых шпатов как глауконит, слабо доступен растениям. В вегетационных опытах на дерново-подзолистой супесчаной и песчаной почвах глауконит и глауконитовый концентрат не оказали существенного влияния на урожай горохо-овсяной смеси, ярового рапса, тимофеевки и амаранта. По содержанию подвижного калия в почве существенных изменений не обнаружено, межгодовые различия, обусловленные выносом калия и других элементов с урожаем, были значительно выше различий по вариантам.

Более заметно на внесение глауконита среагировало содержание калия в растениях. Для тимофеевки оно увеличилось на 37 %, горохо-овсяной смеси – на 17 %, ярового рапса – на 23 %. Возможно, именно этим объясняется  эффект  снижения поступления радиоцезия – на 33,  3 и 24 % соответственно. И в другом опыте глауконит способствовал накоплению калия в рапсе с 3,55 % до 4,06 (6 т/га глауконита) и 4,74 % (30 т/га).

В полевом опыте на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве при кислой реакции среды внесение калийных удобрений обеспечило статистически значимую прибавку урожая клубней картофеля (57 ц/га) и способствовало уменьшению содержания нитратов в продукции (со 159 до 122 мг/кг), то есть улучшению качества.

Внесенный в почву калий частью потребляется растениями, частью закрепляется в почве, в некоторой степени вымывается. Следует учитывать, что необменное поглощение может составлять от 14 до 82 % внесенного калия. Оно характерно для трехслойных глинистых минералов (монтмориллониты и гидрослюды), когда катионы проникают в межпакетные пространства, имея максимальные размеры (в стадии набухания) и в сетке кислородных атомов занимают гексагональные пустоты. Фиксация усиливается при высушивании, поэтому важна заделка калийных удобрений, причем от вида К-удобрений фиксация калия практически не зависит. На легких почвах необменное поглощение значительно меньше. Растение потребляет все формы калия, но в разных количествах.

Обменный калий – основной источник калийного питания растений. В наших исследованиях доля обменного калия колебалась от 0,5 % (пески) и 0,8 % (супеси) до 2–3 % (легкие и средние суглинки) от общего содержания калия. Именно эта форма почвенного калия существенно пополняется при внесении калийных удобрений.

Полная потребность земледелия Беларуси – 900 тысяч тонн действующего вещества, применялось 692 (1992 г.), около 450 (1998-2001 гг.), 567 тысяч т в 2007 г. Хлористый калий является основной формой, сульфат калия применяется в количестве лишь 7 тысяч тонн, до 10 тысяч тонн используется в составе комплексных удобрений. Хлористый калий содержит 57–60 % К2О, хорошо растворим в воде. Его получают разделением сильвинита на хлориды калия и натрия гидроциклонным способом, а также галургическим и флотационным обогащением руд. Сернокислый калий (46–50 % К2О) особенно хорош под картофель, лук, огурцы.

Добавлением сильвинита в КСl получается 40 %–ая калийная соль, которую лучше применять для корнеплодов за счет наличия натрия в его составе. Один грамотно внесенный в почву килограмм калия дает среднюю прибавку урожая зерна 6-8 кг, что обеспечивает рентабельность до 100 и более %. В принципе другие формы К-удобрений не выдерживают конкуренции с хлористым калием из-за низкого содержания действующего вещества и (или) высокой стоимости (сернокислый калий дороже хлористого на порядок).

Калийные удобрения хорошо растворимы в воде, быстро переходят в обменное и необменное состояние. Оставшийся хлор легко вымывается. Степень использования калия удобрений весьма высока – 60–70 %. На связных почвах К-удобрения вносят с осени, на легких – весной, так как размеры вымывания калия существенно зависят от гранулометрического состава почв – от 10 кг/га на суглинистых и торфяных до 37 кг/га на мощных песчаных почвах. При длительном применении высоких доз К-удобрений возможно подкисление почв.

При определении доз калийных удобрений учитывается обеспеченность почв калием, биология культуры, гранулометрический состав почв,  уровень планируемого урожая и его качество. Для большинства культур достаточно 60–90 кг/га, для свеклы, картофеля и овощей – 90–150 кг/га. На торфяных почвах дозы немного выше. В подкормку калийные удобрения не вносят. На переизвесткованных почвах, особенно под лен и картофель, целесообразно увеличить дозы калия на 20 %. Использование калия из удобрений составляет 12–50 % в год внесения, их хорошо вносить вместе с органическими удобрениями.

Благодаря внесению калийных удобрений последние 40 лет баланс калия на пахотных землях Беларуси положительный: +11 кг/га К2О в 1966–1970 гг., + 50 кг/га в 1971–1980 гг., +53 кг/га в 1981–1990 гг., + 39 кг/га в 1991–2000 гг., + 22 кг/га в 2001–2005 гг. На луговых землях положительный баланс (до 42 кг/га) отмечался лишь до 1993 года, после чего он близок к нулевому. Именно благодаря систематическому применению калийных удобрений удалось существенно повысить плодородие почв Беларуси по подвижным соединениям калия – с примерно 40 до 180 мг/кг за 40 лет.

Внесение калийных удобрений в последние 20 лет стало и важнейшим экологическим ресурсом. Благодаря сходству калия по химическим свойствам с цезием, он является естественным конкурентом радиоцезия при поступлении в растения. Даже при невысоком содержании калия в мелиоранте, как, например, в глауконите, он способен снижать поступление радиоцезия и даже радиостронция в растения, то есть во всю пищевую цепочку. Так, в наших опытах прослеживается  тенденция к снижению содержания радиостронция в зерне под влиянием глауконита. Влияние глауконита  на  поступление  радиоактивного цезия в растения было противоречивым,  зависело от года и культуры.

Внесение же традиционного хлористого калия имеет большой экологический эффект на почвах, бедных подвижным калием. Так, увеличение содержания калия путем внесения удобрений с 80 до 200 мг/кг снижает коэффициент перехода этого радионуклида с 0,11 до 0,06 нКu/кг зерна ячменя, с 2,1 до 1,2 – в сене клевера на дерново-подзолистой супесчаной почве.