Optimization of potassium fertilizer rates applied to sugar beet on potassium-rich soils of the Central Chernozem zone

Abstract

We tracked the effect and two-year aftereffect of potassium fertilizers with a single application under beet in rates of 70-240 kg∙ha-1 K2O in six farming trails of the Central Federal District, conducted in the Voronezh and Lipetsk Regions with sugar beet on soils with increased and high soil potassium levels. The contribution of potassium to the yield increase on average over three years was 14-15%. The content of exchangeable potassium during the experiments corresponded to a higher level of potassium supply compared to the available form, by one or two classes. The use of the potassium balance indicator for calculating the rates of fertilizers applied is advisable in years favorable for crop development. Calculation of optimal rates of potassium fertilizers obtained using multi-criteria estimation allows to consider 140 kg∙ha-1 K2O with a possible increase to 210 kg∙ha-1 in years favorable for crop development as the optimal for application to sugar beet in the Voronezh Region, and from 210 to 280 kg∙ha-1 K2O in the Lipetsk Region. A promising approach to determine potassium rates to jointly take into account the indicators of the effect and after-effect of fertilizers in terms of yield growth, economic efficiency, and the possibility of achieving a positive balance. The use of calculations based on only one of the above criteria, as well as on classes or direct assessments of soil potassium supply levels based on standard methods, leads to a significant overestimation or underestimation of the results due to the temporal instability of the determined indicators. Existing methods for calculating rates of potassium fertilizers require both the correction of the proposed classes of potassium availability and the consideration of the emerging potassium balance.

References

1.    Акулов П.Г. Воспроизводство плодородия и продуктивность черноземов. М., 1992.
2.    Бутов А.В., Мандрова А.А. Урожай, качество и сохранность картофеля при использовании регуляторов роста растений // Техника и технология пищевых производств. 2017. Т. 45, № 2.
3.    Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М., 1985.  
4.    Каюмов М.К. Расчет доз удобрений // Земледелие. 1971. № 10.
5.    Лазарев В.И., Лазарева Р.И., Ильин Б.С. и др. Калийный режим чернозема типичного при его длительном сельскохозяйственном использовании в различных агроэкосистемах // Агрохимия. 2020. № 2.
6.    Литвак Ш.И. Системный подход к агрохимическим исследованиям. М., 1990.
7.    Литвак Ш.И., Бабарина Э.А., Никитина Л.В. Баланс фосфора и калия в дерново-подзолистых почвах // Химизация сельского хозяйства. 1991. № 10.
8.    Лукин С.В., Иноземцева Л.И. Калийный режим черноземов и эффективность калийных удобрений // Агрохимический вестник. 2014. № 1.
9.    Минеев В.Г. Агрохимия и экологические функции калия. М., 1999.
10.    Назарюк В.М., Калимуллина Ф.Р. Распределение форм калия в почвенном профиле эродированных лугово-черноземных почв и их трансформация в агроценозах // Агрохимия. 2021. № 11.
11.    Осипова Д.Н., Иванова С.Е., Соколова Т.А. Калийное состояние и минералогический состав илистой фракции обыкновенных черноземов при внесении различных доз калийных удобрений // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17.: Почвоведение. 2016. № 4.
12.    Прокошев В.В., Дерюгин И.П. Калий и калийные удобрения. Практическое руководство. М., 2000.
13.    Регионы России. Социально-экономические показатели. 2020: Стат. Сб. / Росстат. М. 2020: [Электронный ресурс]. URL: http://www.rosstat.gov.ru/folder/210/ document/13205
14.    Рекомендации по проектированию интегрированного применения средств химизации в ресурсосберегающих технологиях адаптивно-ландшафтного земледелия: Инструктивно-метод. издание. М., 2010.  
15.    Рузавин Ю.Н., Чимитдоржиева И.Б., Норбованжилов Р.Д., Тарасова Л.А. Изменение содержания форм калия при длительном сельскохозяйственном использовании черноземных почв Республики Бурятия [Электронный ресурс] // АгроЭкоИнфо. 2020. № 4. URL: http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2020/4/st_401.pdf (дата обращения: 06.09.2024).
16.    Соловиченко В.Д., Тютюнов С.И., Уваров Г.И. Воспроизводство плодородия почв и рост продуктивности сельскохозяйственных культур Центрально-Черноземного региона. Белгород, 2011.
17.    Соколова Т.А., Осипова Д.Н., Кирюшин А.В. и др.  Калий-фиксирующая способность черноземов при однократном внесении разных доз калийных удобрений // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2018. № 4.
18.    Barlog P., Grzebisz W., Peplinski K. et al. Sugar beet response to balanced nitrogen fertilization with phosphorus and potassium. Part I. Dynamics of beet yield development // Bulgarian Journal of Agricultural Science. 2013. Vol.19, № 6.
19.    Füllgrabe H., Claassen N., Hilmer R. et al. Potassium deficiency reduces sugar yield in sugar beet through decreased growth of young plants // Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 2022. Vol.185. https://doi.org/10.1002/jpln.202200064
20.    Ivanova S., Romanenkov V., Nikitina L. 4R Rate: Improving the accuracy of potassium rate recommendations // Frontiers of Potassium Science. Rome, Italy. 25-27 Jan. 2017. T.S. Murrell and R.L. Mikkelsen (Eds.). International Plant Nutrition Institute, Peachtree Corners, GA, USA, 2017. O209.
21.    Kozhokina A.N., Myazin N.G., Brehov P.T. et al. Assessment of the potassium state of leached chernozem with long-term application of fertilizers and ameliorant // 2020 IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. Vol. 422. 012109.
22.    Varga I., Jović J., Rastija M. et al. Efficiency and management of nitrogen fertilization in sugar beet as spring crop: A review // Nitrogen. 2022. Vol. 3. https://doi.org/10.3390/nitrogen3020013