У зв'язку з цим калій відіграє важливу роль в процесах транспортування по рослині вуглеводів, підсилюючи їх переміщення з листя до місць нагромадження (в бульби, коренеплоди і т.д.). Калій інтенсифікує синтез вуглеводів, впливає на стан колоїдів клітини, підвищує осмотичний тиск клітинного соку, підтримує тургор. Все це полегшує використання рослинами вологи при малому вмісті її в ґрунті, підвищує зимостійкість рослин, їх посухостійкість. Калій підвищує стійкість рослин проти хвороб, сприяє нормальному розвитку рослин і, зокрема, формуванню репродуктивних органів. Істотну роль відіграє калій (особливо його радіоактивний ізотоп 40К) в процесах енергообміну. Валовий вміст калію в ґрунтах звичайно змінюється в межах 1–2%, проте доступного рослинам калію значно менше. Особливо малий вміст калію в ґрунтах легкого механічного складу (піщаних і супіщаних) з малою ємністю вбирання, в ґрунтах заплав і болотних ґрунтах. Разом з тим винос калію з ґрунту рослинами звичайно перевищує винос ними фосфору, а іноді й азоту. Тому потреба в застосуванні калійних добрив виникає дуже часто. Правда, слід мати на увазі, що потреба різних культурних рослин в калії неоднакова. Досить чітко виділяється група особливо калієлюбних рослин, таких, наприклад, як буряки, картопля, тютюн та ін. Так, зернові культури з середнім врожаєм виносять 50–60 кг/га К2О, а цукрові буряки 150–200 кг і більше. Все це слід враховувати при застосуванні калійних добрив [1].
Складні й змішані добрива. Складні добрива, порівняно з простими, мають ряд істотних переваг. Вони, як правило (за винятком змішаних), містять менше баласту, тому застосовувати їх економічно вигідно. Крім того, зменшується можлива негативна дія на ґрунт і рослини великих кількостей баласту. Проте негативною властивістю складних добрив є сталість їх складу, яка обмежує можливості застосування їх, оскільки в процесі росту і розвитку рослин елементи живлення треба вносити в різних співвідношеннях. Усі складні добрива містять елементи живлення в легкозасвоюваній рослинами формі.
Сполуки калію в золі не містять хлору, а містять переважно К2СО3. Наявність в золі вуглекислого калію і значних кількостей кальцію зумовлює зниження кислотності ґрунту. Вносять золу в кількості 8–10 ц/га, а при місцевому внесенні в борозни або лунки – 4–5, в підживленнях – 3–4 ц/га.
Останнім часом застосовують різні висококонцентровані рідкі складні і суспензовані добрива. Прикладом таких добрив є так зване РКД – 10 – 34 – 0 (рідке концентроване добриво з вмістом N – 10%, Р2О5 – 34% і без калію).
Систему удобрення в сівозмінах слід планувати з урахуванням надходження і втрат елементів живлення. Для цього пропонуються такі нормативи: азотфіксація багаторічними бобовими травами – 35–40 кг азоту на 1 т сухої біомаси; однорічними бобовими культурами – 10–15 кг; асоціативна фіксація – 5–10 кг/га; надходження з опадами – 15–20 кг/га; газоподібні втрати – 10–15% внесеного з добривами; втрати внаслідок вимивання (з ґрунтів Полісся) – 10–20 кг/га.
Внесення мінеральних та органічних добрив у біологічному землеробстві повинно забезпечити позитивний баланс гумусу при нормах гною на 1 га орних земель: у степовій зоні – 8 – 10 т; лісостеповій –10 – 12; на супіщаних і суглинкових ґрунтах Полісся – 12–13, піщаних – 18 – 20 т.
У межах кожного інтервалу дозу органічних добрив змінюють з урахуванням насиченості сівозміни багаторічними травами і просапними культурами. Зменшують з розширенням посівів багаторічних трав або ж збільшують на 4–6 т/га з розрахунку на кожні 10–12% розширення площі просапних.
У ґрунтозахисному землеробстві в плакорних умовах дози органічних добрив підвищують у 1,5–2 рахунок зменшення їх доз на схилових землях. Застосування підвищених доз органіки дає можливість значно: знизити внесення мінеральних добрив [11].
Крім підстилкового гною, біологічне землеробство пропонує широке використання інших видів органічних добрив – рідкого гною, зеленого добрива, соломи, торфу, сапропелю, пташиного посліду. Технологічні особливості їх застосування викладено у відповідних рекомендаціях, а оцінку ефективності, можна провести на основі поправочних коефіцієнтів.
Водночас із посиленням ролі органічних добрив при переході на методи біологічного землеробства не передбачається повної відмови від застосування мінеральних добрив, вапна, гіпсу та мікроелементів. Стосовно до біологічного землеробства кількість внесених мінеральних добрив повинна компенсувати винос поживних речовин з урожаєм. Дози внесення їх повинні бути оптимально-мінімальними і відповідати принципу доцільної достатності, який забезпечує сталу продуктивність рослинництва, екологічно чистий стан навколишнього середовища, продуктів харчування і кормів. Цього досягають шляхом зменшення доз мінеральних добрив, рекомендованих для інтенсивного землеробства, на 30 – 40%.
Одержання біологічно чистої рослинницької продукції пов'язане з оптимізацією азотного живлення рослин. Для цього необхідно ширше впроваджувати біологічні способи його регулювання, які забезпечують максимальне нагромадження атмосферного азоту в ґрунті. Для розрахунків доз азотних добрив використовують унікальну здатність багаторічних трав і однорічних бобових культур до азотфіксації, а також нормативні показники надходження азоту з атмосферними опадами, втрати Цього елемента при денітрифікації, вимиванні та внаслідок ерозії [27].
Регулювати азотний режим можна шляхом нітрогенізації насіння ризоторфіном. Застосування цього препарату під горох підвищує врожайність і вміст білка в зерні відповідно на 2 – 4 ц/га і на 2 – 4%. Урожай сіна люцерни збільшується на 5 – 10%. Ефективність ризоторфіну підвищується при внесенні молібдену в дозах 15 – 25 г. на 1ц насіння зернобобових і 25 – 50 г. на 10 кг багаторічних трав, що забезпечує приріст урожаю зерна гороху 4 – 5, а зеленої маси люцерни – 30 – 40 ц/га. Слід мати на увазі, що використання ризоторфіну на родючих ґрунтах виключає внесення азотних добрив під горох, а на бідних та зрошуваних землях препарат досить ефективний на фоні 40 кг/га азоту.
За умов біологічного землеробства нагромадженню нітратів в урожаї запобігає обмеження доз азотних добрив: у сівозмінах Полісся – до 20 – 60 кг/га, Лісостепу – до 40 – 100 і в Степу – до 30 – 90 кг/га діючої речовини. Гранично допустима доза азоту на зрошуваних землях – 120, а в овочевих сівозмінах – 60 кг/га.
Роздрібнене внесення азотних добрив практично повністю виключає їх негативний еколого-токсикологічний ефект, а локальний спосіб дає можливість знижувати дозу мінеральних добрив на 25 – 35%. На еродованих ґрунтах схилів гній, фосфорні та калійні добрива рекомендується вносити під зяблеву оранку, азот – під культивацію перед посівом. Азотне підживлення озимих проводять після припинення стоку талих вод за методом Бузницького [21]. Під ярі культури доцільно вносити повне мінеральне добриво перед весняною культивацією. На фоні ефективно діючого комплексу ґрунтозахисних заходів змивання азотних і калійних добрив зменшується на 20 – 30%, а слаборозчинних пестицидів і суперфосфату – на 80 – 90%.
Основними джерелами нітратного забруднення, під яким звичайно розуміють забруднення власне нітратами, нітритами і N-нітрозоамінами, є високі дози азотних мінеральних і органічних добрив, а також пестициди при систематичному насиченні ними посівів. Потрапляння в ґрунт стоку тваринницьких комплексів ускладнює цю проблему.
Таблиця 2.1. Використання поживних речовин з мінеральних добрив
| Культура | Коефіцієнт використання, % | Культура | Коефіцієнт використання, % | ||||
| N | Р2О5 | К2О | N | Р2О5 | К2О | ||
| Озимі пшениця | 28,7 | 11,1 | 32,6 | Цукрові буряки | 37,8 | 10,6 | 41,9 |
| Картопля | 43,9 | 10,7 | 51,8 | ||||
| Ячмінь | 28,9 | 14,1 | 30,7 | Льон | 29,3 | 4,9 | 13,7 |
| Ярий ячмінь | 27,5 | 10,9 | 28,1 | Соняшник | 33,7 | 11,5 | 77,0 |
| Кукурудза | Капуста | 33,1 | 15,7 | 77,8 | |||
| на зерно | 26,2 | 9,1 | 29,1 | Огірки при зрошенні | 24,0 | 9,4 | 33,4 |
| на силос | 29,4 | 8,2 | 24,9 | ||||
| Помідори | 43,5 | 11,8 | 65,7 | ||||
Як відомо, транспортні втрати мінеральних добрив на шляху від заводу до поля становлять 10–12%, що сприяє постійному забрудненню навколишнього середовища. Перевезення їх у тарі може докорінно поліпшити становище. Так, середні розміри втрат затареного суперфосфату в 2,5 рази менші, ніж незатареного [13].
Застосування мінеральних добрив у незбалансованому за основними елементами живлення співвідношенні також є однією з причин забруднення продукції. Для умов України оптимальним для всіх сільськогосподарських культур вважається співвідношення N: Р2О5: К2О = 1: 0,9: 0,8. По фондах мінеральних добрив, виділених сільському господарству в Україні у 1986 p., фактичне співвідношення становило 1: 0,56: 0,6, у 1988-му – 1: 0,61: 0,67, тобто відбувається поступове наближення його до оптимального. Проте й при оптимальному співвідношенні внесення підвищених і високих доз мінеральних добрив, насамперед азотних, може бути причиною екологічного забруднення. Це підтверджується численними експериментальними даними, які свідчать про те, що коефіцієнти використання фосфорних і калійних добрив різними сільськогосподарськими культурами варіюють у межах 15 – 25 і 50 – 70%, азотних – 50 – 60%. Установлено також, що в ґрунті закріплюється 20 – 40% азоту, вимивається у вигляді нітратів з кореневмісного шару – до 10%, а виділяється у вигляді газоподібних сполук (N2, NO, NO2) – 20 – 40%.