UniversityAgro.ru » Агрохимия » Методы определения доз удобрений

Методы определения доз удобрений

Все методы определения доз удобрений основываются на данных длительных или эпизодических полевых и производственных опытов, а различаются полнотой и точностью отражения закономерностей взаимоотношений растений, почв и удобрений.

Содержание

Все существующие методы и их модификации определения доз удобрений можно разделить на:

  • методы обобщения результатов опытов с эмпирическими дозами удобрений;
  • методы обобщения результатов опытов с помощью балансов питательных элементов.

Все перечисленные методы оптимизации доз удобрений позволяют достаточно объективно прогнозировать величину урожая сельскохозяйственных культур. Но несмотря на это, они требуют совершенствования в плане комплексного подхода, учитывающего условия выращивания культур и экономической окупаемости удобрений.

Методы, основанные на обобщении данных с эмпирическими дозами удобрений

Обобщение проводимых под методическим руководством Географической сети опытов ВИУА во всех почвенно-климатических зонах с разными культурами результатов полевых опытов позволило определить эффективность отдельных видов удобрений на разных типах почв и дозы органических и минеральных удобрений для основных культур на различных типах и подтипах почв. В последующем проведена дифференциация доз в пределах разностей почв с учетом обеспеченности питательными элементами предшественников и сортовых особенностей культур.

На основании обобщений результатов опытов разработаны также дозы, оптимальные сроки и способы внесения удобрений до посева, при посеве и после посева для основных культур во всех почвенно-климатических зонах.

Согласно данным Географической сети опытов ВИУА и агрохимической службы ЦИНАО, для основных почвенно-климатических зон России на преобладающих типах почв со средним содержанием подвижного фосфора и обменного калия рекомендованы оптимальные дозы макроудобрений под основные культуры, а также дозы и способы внесения микроудобрений.

Таблица. Оптимальные дозы минеральных удобрений (кг/га) под основные сельскохозяйственные культуры (обобщение Литвака, 1990)

Культура
Зона
N
P2O5
K2O
Озимая пшеницаНечерноземная
100
90
90
Лесостепная
85
80
65
Степная
75
70
50
КукурузаЛесостепная
100
80
70
Степная
80
70
60
КартофельНечерноземная
95
90
110
Лесостепная
90
90
90
Степная
85
80
70
Силосные культурыНечерноземная
100
80
105
Лесостепная
100
75
80
Степная
65
60
55
Сахарная свеклаНечерноземная
145
135
175
Лесостепная
135
140
150
Степная
120
120
105

Таблица. Дозы и способы внесения микроудобрений под основные культуры (обобщение Литвака, 1990)

Культура
Элемент
Внесение в почву, кг/га д. в.
Обработка семян, г/т д. в.
Некорневая подкормка, г/га д. в.
до посева
при посеве
Зерновые колосовые
В
-
0,2
30-40
20-30
Cu
0,5-1,0
0,2
170-180
20-30
Mn
1,5-3,0
1,5
80-100
15-25
Zn
1,2-3,0
-
100-150
20-25
Мо
0,6
0,2
50-60
100-150
Свекла (все виды)
В
0,5-0,8
0,15
120-160
25-35
Cu
0,8-1,5
0,3
80-120
70
Mn
2-5
0,5
90-100
20-25
Zn
1,2-3,0
0,5
140-150
55-65
Мо
0,5
0,15
100-150
100-200
Зернобобовые
В
0,3-0,5
-
20-40
15-20
Cu
-
-
120-160
20-25
Mn
1,5-3,0
-
100-120
-
Zn
2,5
0,5
80-100
17-22
Мо
0,3-0,5
0,06
150-160
25-30
Овощные и картофель
В
0,4-0,8
-
100-150
-
Cu
0,8-1,5
-
-
20-25
Mn
2-5
-
100-150
-
Zn
0,7-1,2
-
-
-
Мо
-
-
80-100
30-150
Лен
В
0,3-0,5
0,1
50-60
5-10
Cu
1-6
-
100-120
-
Mn
3,0
-
80-100
30
Zn
3,5
-
-
-
Мо
3,0
-
150-160
150-250
Бобовые травы
В
0,5-0,6
-
20-40
25-35
Cu
3,0
1,5
150-160
20-35
Mn
1,5-3,0
-
50-70
-
Zn
1,3
-
100-120
55-65
Мо
0,2-0,3
-
100-120
150-250
Злаковые травы
В
0,5-0,6
-
-
25-35
Cu
0,8-1,5
-
-
25-35
Zn
0,7-1,2
-
100-120
55-65
Мо
0,2-0,3
-
150-200
150-250

Региональные научно-исследовательские учреждения предлагают более конкретизированные рекомендации по культурам, типам, подтипам и разностям почв с указанием уровней плановых урожаев, окультуренности почв и в сочетаниях с дозами органических удобрений.

В каждом комплексе конкретных природных и хозяйственных условий территорий на основании результатов не менее 7-10 воспроизводимых опытов с одной культурой или сортом региональные учреждения Географической сети опытов и Агрохимслужбы определяют количественные показатели эффективности удобрений:

  • прибавку урожая от оптимальной дозы;
  • вынос элементов на единицу основной и побочной продукции и коэффициенты использования элементов почвы и удобрений;
  • коэффициенты возврата или интенсивность баланса элементов;
  • поправочные коэффициенты к дозам в зависимости от класса почвы;
  • нормативы затрат минеральных удобрений для получения единицы прибавки и урожая в целом;
  • оптимальные уровни содержания питательных элементов в почве;
  • нормативы затрат удобрений на единицу изменения содержания в почве подвижных форм элементов;
  • основные показатели качества продукции;
  • экономические показатели эффективности удобрений;
  • математические модели, характеризующие связь между продуктивностью культур, плодородием почв, дозами удобрений, погодными и агротехническими факторами;
  • уровни природоохранных ограничений при применении удобрений.

По результатам разрабатывают конкретные рекомендации доз и соотношений удобрений, однако и в этом случае необходима коррекция доз применительно к конкретному предприятию, агроценозу и полю.

К этой же группе методов относятся и расчеты доз по нормативам затрат минеральных удобрений на весь урожай по формуле:

Д = У⋅Н1⋅Кn

или прибавку урожая:

Д = ΔУ⋅Н2⋅Кn,

где Д — доза N, P2O5, K2O на желаемый урожай или прибавку, кг/га д.в.; У и ΔУ — соответственно желаемый урожай или прибавка, т/га; Н1 и Н2 — нормативы затрат удобрений на единицу урожая и прибавки, кг д.в.; Kn — поправочный коэффициент на класс почвы по обеспеченности фосфором и калием; при расчетах доз азота Кn = 1.

Нормативы затрат удобрений и поправочные коэффициенты к дозам удобрений указываются в региональных рекомендациях НИИ, сельскохозяйственных опытных станций, центров и станций Агрохимслужбы.

Третьим направлением группы методов, основанные на обобщении данных с эмпирическими дозами удобрений, является поиск математических зависимостей урожайности от доз удобрений. Первым такую попытку сделал в 1905 г. немецкий ученый Э.А. Митчерлих, который предложил следующее уравнение:

lg(А — У) = lgА — Сx,

где А — максимально возможный урожай; У — фактический урожай; С — коэффициент пропорциональности, характеризующий зависимость между урожаем и дозой удобрений; х — доза удобрений.

Четвертым направлением группы методов является разработка регрессивных моделей по результатам планирования, проведения и статистической оценки результатов многофакторных опытов с эмпирическими дозами удобрений. Для определения количественной зависимости между урожайностью и дозами удобрений лучшей математической моделью оказалось уравнение со степенями 0,5 и 1 для факторов и 0,5 для парных взаимодействий:

У = а0 + а1N0,5 + a2N + a3P0,5 + a4P + a5K0,5 + a6K + a7(NP)0,5 + a8(NK)0,5 + a9(PK)0,5,

где У — урожай; а0 — свободный член уравнения; a1, a2, …, a9 — члены уравнения, характеризующие действие и взаимодействие факторов; N, P, K — дозы удобрений.

Пятым направлением данной группы методов является разработка математических моделей с использованием компьютерной техники для определения оптимальных доз удобрений под культуры с учетом функциональной зависимости от множества факторов внешней среды:

У = f(xn),

где У — урожай; xn — переменные факторы, влияющие на урожай, например, дозы и соотношения удобрений, класс и гранулометрический состав почвы, погодные условия, сортовые особенности, предшественники и т.д.

Разными научно-исследовательскими учреждениями на основании обобщенных результатов полевых опытов, анализов и наблюдений, разработаны программные комплексы по определению доз удобрений. Так, ЦИНАО разработан программный комплекс «РАДОЗ» (аббревиатура от слов «рациональные дозы»), который был модернизирован в РАДОЗ-2, позднее — в РАДОЗ-3. Модернизация связана с увеличением числа факторов, влияющих на урожайность культур.

Практическое применение любого из этих методов и модификаций позволяет избежать грубых ошибок в применении удобрений. Однако они определены эмпирически без учета биологических потребностей культур в питательных элементах и не дают ответа на вопрос о состоянии почвы; по ним, несмотря на поправочные коэффициенты, нельзя количественно оценить баланс элементов без специальных расчетов.

Методы, основанные на обобщении данных с использованием балансовых расчетов

В этой группе методов в основу определения оптимальных доз удобрений положены биологические особенности культур и сортов в потреблении питательных элементов для создания планируемых урожаев высокого качества с одновременным регулированием плодородия (класса, окультуренности) почвы для конкретных природно-экономических условиях. Потребление культурами питательных элементов почвы и удобрений определяют по результатам полевых и производственных опытов, что превращает полевой метод из эмпирического в аналитический, что позволяет перейти от констатации прибавок урожаев к прогнозу их эффективности.

Эта группа методов перспективна прежде всего для регионов достаточного увлажнения и орошаемого земледелия, где лимитирующим фактором высоких и устойчивых урожаев является недостаток питательных элементов, а обеспеченность удобрениями достаточно высокая — не менее 100 кг/га д.в.

Подробная характеристика почв имеется в почвенных и агрохимических картах, которые должны быть в каждом хозяйстве. Использование питательных элементов почв конкретными культурами определяют по коэффициентам использования (КИП) или по поправочным коэффициентам к дозам в зависимости от плодородия конкретной почвы.

Различия в эффективном плодородии и окультуренности почв можно учитывать также через дифференцированные балансовые коэффициенты использования минеральных и органических удобрений относительных показателей баланса, то есть коэффициентов возврата, интенсивности баланса и разностных коэффициентов использования удобрений.

Существует много методов и модификаций балансовых расчетов определения оптимальных доз удобрений.

Пример. Необходимо определить оптимальные дозы минеральных удобрений в сочетании с 20 т/га полуперепревшего навоза с содержанием 0,4% N, 0,2% Р2O5 и 0,5% К2O для получения 4,0 т/га зерна с соотношением зерно:солома 1:1,5, озимой пшеницы сорта Мироновская 808 на дерново-подзолистой среднесуглинистой известкованной почве с содержанием фосфора и калия (по Кирсанову) соответственно 70 и 100 мг/кг (3-го класса) и рНСОЛ 6,2 (6-го класса), предшественник — вико-овсяная смесь, под которую вносили N60Р60К60.

Таблица. Дифференцированные по плодородию почв разностные коэффициенты использования питательных элементов органических и минеральных удобрений в Нечерноземье (средние за ротацию севооборотов), %1

Плолородие (класс) почвы
N
P2O5
K2O
органические
минеральные
органические
минеральные
органические
1
40-50
55-65
45—55
35-45
75-85
2
45-55
60-70
50-60
40-50
80-90
3
50-60
65-75
55-65
45-55
85-95
4
55—65
70-80
60-70
50-60
90-100
5
60-70
75-85
65-75
60-70
95-105
6
70-80
80-90
70-80
70-80
100-110

Картограммы обеспеченности почв гидролизуемым и минеральным азотом обычно не составляют из-за высокой изменчивости этих показателей даже в течение одного месяца, поэтому обеспеченность почвы гидролизуемым азотом определяют аналитически или ориентировочно по содержанию органического вещества, общего азота или по фосфору или калию, находящемуся в минимуме. Так как содержание азота в гумусе в среднем составляет 4%, а, по обобщенным данным ВИУА, гидролизуемых его форм 4-7%, то при содержании в почве 2,5% гумуса содержание общего азота составит 0,1%, а гидролизуемого — 0,004%, или 40 мг/кг. Для того, чтобы определить обеспеченность азотом по элементу, находящемуся в минимуме по принятой классификации почв используют его содержание, соответствующее тому же классу, что и элемента, находящегося в минимуме.

Во всех методах и модификациях определяют хозяйственный вынос культуры или сорта в питательных элементах на создание планового урожая по затратам на единицу основной и соответствующего количества побочной продукции из зональных, региональных справочников и рекомендаций. Или подбирают в хозяйстве поле, где уже достигнут близкий уровень урожайности сорта, отбирают образцы зерна и соломы и подвергают их химическому анализу. При содержании N, Р2O5 и К2O в зерне соответственно 2,5; 0,8 и 0,6% и в соломе 0,5; 0,2 и 1,2% хозяйственный вынос с плановым урожаем составит:

N 130 (2,5-40 + 0,5-60) кг,

Р2O5 46 (0,8-40 + 0,2-60) кг,

К2O 96 (0,6 -40 + 1,2-60) кг,

а затраты на 1 т зерна с соответствующим количеством соломы соответственно N 130:4 = 33 кг, Р2O5 46:4= 12 кг, К2O 96:4 = 24 кг.

Далее основными методами проводят расчеты элементарного баланса, на прибавку, по относительным показателям баланса, на основе одного или комбинаций нескольких методов.

Метод элементарного баланса

Метод элементарного баланса наиболее распространенный и наименее точный метод, так как в нем используют сильно варьирующие поя влиянием множества факторов коэффициенты использования элементов почвы (КИП) и более устойчивые разностные коэффициенты использования удобрений. Расчеты проводят по формуле:

Расчет дозы удобрений

где Д — доза N, P2O5 и K2O, кг/га д.в.; Bу — хозяйственный вынос элемента с плановым урожаем, кг/га; З — запас (содержание) подвижных форм элемента в почве, кг/га; Кп — коэффициент использования элемента из почвы, доли единицы (при 10% — 0,1; 20% — 0,2 и т.д.); О — количество элемента в органическом удобрении, кг/га; Ко — разностный коэффициент использования элемента органического удобрения, доли единицы; П — количество элемента в удобрении предшественника и/или в послеуборочных остатках предшественника, кг/га; К1 — разностный коэффициент использования удобрения и/или остатков предшественника, доли единицы; Р — припосевное (рядковое) удобрение, кг/га д.в.; Кр — разностный коэффициент использования припосевного удобрения, доли единицы; К2 — разностный коэффициент использования удобрений при допосевном внесении, доли единицы.

Для приведенного примера оптимальные дозы по этому методу на фоне 20 т/га навоза составят:

Пример расчета дозы удобрений (азот)
Пример расчета дозы удобрений (фосфор)
Пример расчета дозы удобрений (калий)

Этот метод широко распространен, так как учитывает все статьи прихода и расхода питательных веществ.

При использовании метода элементарного баланса учитывают:

  1. вынос питательных веществ урожаем культуры;
  2. содержание подвижных питательных веществ в почве;
  3. коэффициент использования питательных веществ из почвы;
  4. коэффициент использования питательных веществ из удобрений;
  5. масса пахотного слоя почвы или слоя почвы, на который ведется расчет.

Агрохимические показатели картограмм обеспеченности почв азотом, фосфором и калием в мг на 100 г почвы переводят в кг/га умножением на коэффициент, соответствующий почвенной разности и глубине расчетного слоя. Например, для пахотного слоя 0-22 см дерново-подзолистых почв он равен 30, то есть масса 1 га пахотного слоя дерново-подзолистой почвы считают равной 3000 т, для слоя до 30 см — коэффициент равен 40.

Данный балансовый метод также применяется с уточнениями и модификациями. Объективность метода зависит от достоверности перечисленных данных, которые могут значительно меняться в зависимости от свойств почвы, погодных условий, доз и форм удобрения, срока и способа внесения и других факторов.

Метод расчетов на плановую прибавку урожая

Метод расчетов на плановую прибавку урожая более точный метод по сравнению с предыдущим, так как учитывает обеспеченность почв питательными элементами с помощью поправочных коэффициентов к дозам, которые меньше зависят от разных факторов, чем КИП. Однако для этого метода необходимо знать урожай без удобрений, который лучше всего определять по данным опытов с удобрениями, на основании которых в рассматриваемом случае он равен 2,0 т/га. Урожай можно определить и по элементу, находящемуся в минимуме, с помощью коэффициента его использования (КИП). Расчеты проводят по формуле:

Расчет доз удобрений

где Д — доза N, P2O5 и K2O, кг/га д.в.; Вп — вынос элемента с плановой прибавкой урожая, кг; О — количество элемента в органическом удобрении, кг/га; Ко — разностный коэффициент использования элемента органического удобрения, доли единицы; П — количество элемента в удобрении предшественника и/или в послеуборочных остатках предшественника, кг/га; К1 — разностный коэффициент использования удобрения и/или остатков предшественника, доли единицы; Р — припосевное (рядковое) удобрение, кг/га д.в.; Кр — разностный коэффициент использования припосевного удобрения, доли единицы; К2 — разностный коэффициент использования удобрений при допосевном внесении, доли единицы; К3 — поправочный коэффициент к дозе в зависимости от класса почвы, (для 3-го класса для зерновых, зернобобовых и трав равен 1).

Для приведенного выше примера по этому методу оптимальные дозы минеральных удобрений на фоне 20 т/га навоза составят:

Пример расчета дозы удобрений (азот)
Пример расчета дозы удобрений (фосфор)
Пример расчета дозы удобрений (калий)

В приведенных методах при расчёте доз удобрений на планируемый урожай или прибавку необходимо учитывать удобренность предшествующей культуры. Если предшествующие культуры выращивали на удобренных почвах, то к питательным веществам почв, рассчитанным по урожайности культуры в текущем году, прибавляют последействие внесенных удобрений из расчета 10-15% исходного количества в них действующего вещества.

Например, на неудобренной почве получают 200 ц/га зелёной массы кукурузы, урожаем которой выносится 50 кг N, 20 кг P2O5 и 70 кг K2O. Кукурузу размещают после сахарной свеклы, под которую внесли 150 кг азота, 80 кг P2O5 и 150 кг K2O; 15% от этого количества составит 22,5 кг N; 12 кг P2O5 и 22,5 кг K2O. Таким образом, размещая кукурузу после сахарной свеклы, можно собрать без дополнительного внесения удобрений примерно 300 ц/га зелёной массы. При планируемой урожайности 500 ц/га, расчетная доза на образование дополнительных 200 ц зеленой массы дополнительно потребуется внести 50 кг N, 20 кг P2O5 и 70 кг K2O.

Расчет оптимальных доз с помощью балансовых коэффициентов использования удобрений, дифференцированных по плодородию почв

Расчет оптимальных доз с помощью балансовых коэффициентов использования удобрений, дифференцированных по плодородию почв является лучшим методом, так как позволяет одновременно регулировать обеспеченность почвы питательными элементами. Расчеты для получения планового урожая проводят по формуле:

Расчет дозы удобрений

где Д — доза N, P2O5 и K2O, кг/га д.в.; Bу — хозяйственный вынос элемента с плановым урожаем, кг/га; О — количество элемента в органическом удобрении, кг/га; К1 — разностный коэффициент использования удобрения и/или остатков предшественника, доли единицы; К2 — разностный коэффициент использования удобрений при допосевном внесении, доли единицы.

На фоне 20 т/га навоза дозы минеральных удобрений составят:

Пример расчета доз удобрений
Пример расчета доз удобрений
Пример расчета доз удобрений

Расчеты оптимальных доз удобрений с помощью коэффициентов возврата или интенсивности баланса

Расчеты оптимальных доз удобрений с помощью коэффициентов возврата (возмещения) или интенсивности баланса более сложные, так как по этим показателям сложно учитывать действие удобрений по годам: для этого вводят дополнительные показатели, например, коэффициенты распределения действия удобрений по годам, которые являются производными разностных коэффициентов и имеют те же недостатки.

Методы определения доз удобрений с учётом ежегодного повышения плодородия почвы и выноса питательного элемента урожаем

Пример. Д = 80 кг/га — количество удобрения (д.в.), которое будет вносится ежегодно в почву; Л = 4 года — количество лет после обследования; В = 30 кг/га — вынос питательных веществ в среднем за год, кг/га; K = 50% (0,5) — доля элемента питания, идущая на пополнение запасов питательных веществ почвы в пахотном слое, от величины, характеризующей положительный баланс; М — планируемое увеличение содержания элемента питания, мг на 100 г почвы в пахотном слое.

Содержание элементов питания в пахотном слое, эквивалентное 1 мг на 100 г почвы, эквивалентное 30 кг фосфора в пахотном слое, равно:

то есть за 4 года запасы фосфора в почве повышаются на 3,3 мг на 100 г почвы, или ежегодно на 0,8 мг на 100 г почвы. По этой формуле определяют дозу фосфорного удобрения (кг/га) при условии, что в среднем вынос фосфора урожаем составит 30 кг/га в год и содержание его в почве должно повыситься, например, за 5 лет на 4 мг/100 г (М):

Расчет накопления питательных элементов

Этот способ позволяет определять дозу удобрения как на планируемый урожай, так и на темпы роста запасов питательных веществ в почве и её окультуривание.

Согласно методу Н.Н. Михайлова дозы удобрений под зерновые культуры на почвах с низким содержанием питательных веществ, а под пропашные — со средним содержанием рассчитывают на запланированный урожай с учетом повышения плодородия почв.

Таблица. Возможный вынос фосфора и калия из почвы2

Содержание подвижных Р205 и К20 в почве
Питательные вещества, усвояемые растениями из почвы, кг/га
Р2O5
K2O
Очень низкое
0-10
до 45
Низкое
10-20
45-90
Среднее
20-40
90-180
Высокое
40-80
180-360
Очень высокое
больше 80
больше 360

Расчеты потребности в фосфоре и калии для получения планируемого урожая озимой ржи представлены в таблице.

Азот в этом случае лучше оптимизировать по методу NМИН (см. «Азотные удобрения»).

Этот метод хотя и учитывает плодородие почв при расчёте потребности питательных веществ на планируемый урожай, однако также не отличается высокой точностью, так как используются слишком широкие диапазоны использования фосфора и калия растениями из почвы. Также принимаются довольно относительные коэффициенты использования питательных веществ из органических и минеральных удобрений.

За ротацию севооборота азот минеральных удобрений используется в среднем на 60%, фосфор — на 35% и калий — на 75%. Азот и фосфор органических удобрений используется на 50%, калий — на 75%. Систематическое определение содержания азота, фосфора и калия в урожае позволяет ежегодно корректировать коэффициенты использования и составлять более достоверные балансы питательных веществ.

Таблица. Потребность и обеспечение фосфором и калием при планировании урожая озимой ржи 40 ц/га3

Показатели
Р2O5
K2O
Обеспеченность почвы
низкая
низкая
требуется для формирования урожая, кг
48
112
Возможный вынос из почвы, кг
10
45
требуется обеспечить за счет удобрений
38
67
Обеспечение за счет 20 т навоза
25
72
Требуется обеспечить за счет минеральных удобрений
13
обеспечено

Данные баланса позволяют более точно рассчитать дозу минеральных удобрений в зависимости от конкретных условий и поставленной цели. Дозы удобрения, рассчитанные на получение планируемого урожая и заданного содержания питательных веществ в почве определяют по формуле:

Расчет доз удобрений

где Д — доза питательного вещества, кг/га; В — вынос питательных веществ планируемым урожаем, кг/га; К1 — коэффициент использования питательных веществ с учетом последействия; СЗ — заданное содержание питательного вещества в почве, мг/100 г; Сф — фактическое содержание питательного вещества в почве, мг/100 г; К2 — коэффициент пересчета мг/100 г на кг/га; К3 — коэффициент расходования удобрений на увеличение содержания питательного вещества в почве; t — время, за которое намечено получить заданное содержание питательного вещества в почве. 

Пример. Необходимо получить 40 ц/га зерна озимой пшеницы и достичь через 10 лет фактического содержания фосфора (Сф) 10 мг на 100 г почвы. С урожаем зерна 40 ц/га озимая пшеница выносит 48 кг/га Р2O5 (В). Чтобы определить дозу фосфора, вынос (48 кг/га) делят на коэффициент его использования растениями из удобрений с учетом последействия при условии, что 2/3 фосфора вносят с минеральными и 1/3 с органическими удобрениями, коэффициент использования равен 0,4 (К1). При этом потребуется внести 120 кг/га Р2O5.

Среднее содержание подвижного фосфора за 10 лет (t) повышают до 10 мг, или на 5 мг на 100 г почвы (С3), что соответствует 150 кг/га (5 мг⋅30).

Согласно данным многолетних исследований, около 0,4 количества фосфора (К3), внесенного сверх дозы на запланированный урожай, идет на увеличение количества его усвояемых форм в почве. Для достижения заданного уровня содержания подвижных форм фосфора в почве за 10 лет потребуется внести 375 кг/га Р2O5 (150 кг:0,4), или в среднем за год при сохранении уровня запланированной урожайности — 37,5 кг/га. С учетом этого количества искомая доза, рассчитанная на получение планируемого урожая и заданное содержание питательного вещества, будет равна 157,5 кг/га (120 + 37,5):

Расчет доз удобрений по балльной оценке почв

Т.Н. Куликовская рекомендует проводить расчет доз удобрений по балльной оценке почв. На основе экспериментальных данных разработана цена балла пашни, кг продукции на один балл.

Пример. Запланированный урожай озимой пшеницы 50 ц/га зерна. Почва супесчаная, балл пашни Бп = 58, цена балла для озимой пшеницы Цбп = 34 кг.

Агрохимические свойства почвы: pH 6,0; гумус — 1,8%; Р2O5 — 14 и К2O — 12 мг на 100 г почвы; объемная масса 1,3 г/см3; масса 20 см пахотного слоя 2600 т. Поправочный коэффициент на агрохимические свойства K = 1,23.

Сначала определяют величину урожая, которую можно получить за счет эффективного плодородия почвы:

У = БП⋅Цбп⋅К = 58⋅34⋅1,23 = 24,2 ц/га.

Таблица. Цена балла пашни, кг продукции на один балл4

Культура
Дерново-подзолистые почвы
Торфяно-болотные
супесчаные
супесчаные, подстилаемые мореной
супесчаные, подстилаемые песком
песчаные
Озимая рожь
33
33
36
30
44
Озимая пшеница
36
34
28
25
36
Ячмень
39
38
35
25
43
Овёс
33
30
30
28
35
Картофель
260
250
245
240
262
Лён (волокно)
7,8
7,0
Сахарная свёкла
290
330

Следовательно, при внесении удобрений прибавка зерна составит 25,8 ц/га (50-24,2) (таблица).

Таким образом, для получения 50 ц зерна вносят N151P124K143, или в сумме 418 кг/га NPK.

Таблица. Расчет доз удобрений на планируемый урожай озимой пшеницы 50 ц/га сухого вещества с 1 га5

Показатели
N
P2O5
K2O
Планируемая прибавка урожая зерна, ц/га
25,8
Выносится с 1 ц зерна, кг
3,5
1,2
2,5
Общий вынос на прибавку, кг/га
90,3
30,9
64,5
Коэффициент использования из минеральных удобрений, %
60
25
45
Требуется внести с учетом коэффициента использования, кг /га
150,5
123,6
143,3

Согласно исследованиям Белорусского НИИ почвоведения и агрохимии, для различных почв определена окупаемость минеральных и органических удобрений.

Пользуясь показателями окупаемости единицы питательных веществ, рассчитывают дозу удобрений на дополнительный урожай 2580 кг зерна озимой пшеницы. Так, на 1 кг внесенного в супесчаную почву NPK получают 6 кг зерна, на 2580 кг потребуется 430 кг/га (2580:6). Зная оптимальное соотношение питательных элементов, которое для озимой пшеницы составляет N:Р:K = 1,0:0,9:1,2, находят соответственно — на 50 ц/га зерна N139P125K166.

Метод расчета основывается на большом количестве экспериментальных данных, а доза в значительной мере отвечает биологическим особенностям культуры.

Таблица. Окупаемость удобрений урожаем, кг продукции на 1 кг NPK и 1 т органических удобрений6

Культура
1 кг NPK на почвах
1 т органических удобрений
суглинистых
супесчаных
песчаных
торфяно-болотных
Озимая рожь
6,3
6,0
5,0
5,9
10-14
Озимая пшеница
7,2
6,0
6,0
12-18
Ячмень
6,5
6,2
4,5
6,0
7-12
Овес
5,7
5,4
4,5
5,8
10-12
Картофель
30
30
28
35
100
Лен (волокно)
1,4
1,3
-
-
-
Сахзрная свекла
35
33
-
30
120

Метод определения действительно возможного урожая (ДВУ)

Метод определения действительно возможного урожая (ДВУ) по содержанию питательных веществ в почве предложен Ермохиным, Неклюдовым, Красницким в 2000 году. Метод основан на том, что содержание элементов питания в почве является лимитирующим фактором и определяет получение ДВУ.

Подход метода позволяет оценить естественное плодородие почвы и определить возможную урожайность без применения удобрений, а затем спрогнозировать эффективность удобрений.

Авторы предлагают для расчет формулу:

где ДВУпвп — действительно возможный урожай за счет питательных веществ почвы (без удобрений), т/га; m — содержание в почве питательного вещества, находящегося в минимуме, мг/100 г; h — глубина пахотного слоя, см; d — объемная масса пахотного слоя, г/см3; Kn — коэффициент использования растениями питательного элемента из почвы; Н — потребление питательного вещества растениями на создание единицы основной продукции с учетом побочной, кг/т.

Кроме содержания питательных веществ в почве необходимо знать соотношение элементов, принимающих участие в формировании урожая и доступность их растениям.

Для условий Западной Сибири определено соотношение питательных элементов в почве, характеризующее сбалансированное питание и позволяющее определить, какой из элементов находится в первом минимуме.

Оптимальное соотношение этих элементов в слое почвы 0-30 и 0-40 см равно:

P2O5 мг/100 г ≈ 10⋅NO3 мг/100 г ≈ K2O мг/100 г

Сбалансированное соотношение Р2O5:NO3 равно 10, Р2O5:K2O равно 1. Если соотношение Р2O5:NO3 меньше 10, то это свидетельствует о дефиците фосфора, если больше 10, то в почве в минимуме содержится азот. Аналогично характеризуется соотношение K2O и NO3.

Для определения, какой из элементов находится в минимуме, устанавливают коэффициент действия элемента, который будет применен в качестве удобрения. Наибольший коэффициент действия (Кд) указывает, что данный элемент находится в минимуме и будет лимитировать урожай возделываемой культуры.

Пример. При содержании в почве N-NO3 — 0,7 мг/100 г; Р2O5 — 10,5 мг/100 г; К2O — 10,0 мг/100 г; соотношение элементов питания будет равно: Р2O5:N-NO3 = 10,5:0,7 = 15; К2O:N-NO3 = 10,0:0,7 = 14,3. Следовательно- ограничивающим урожайность культуры на данной почве является азот.

При использовании удобрений авторы рекомендуют для почв Западной Сибири использовать оптимальные уровни содержания питательных элементов, установленные для зерновых культур А.Е. Кочергиным (мг/100 г): N-NO3 — 1,5; Р2O5 — 15,0; К2O — 15,0.

Коэффициент действия питательного элемента можно определять и другим методом: по соотношению оптимального и фактического содержания питательного элемента в почве:

Коэффициент действия питательного элемента (азот)
Коэффициент действия питательного элемента (фосфор)
Коэффициент действия питательного элемента (калий)

Из этих данных следует, что лимитирующими факторами, ограничивающими урожай на данной почве, являются все три питательных элемента, в наибольшей степени — азот, так как Кд азота имеет наибольшую величину — 2,14.

Для Сибири Ю.И. Ермохин с соавторами (2000) приводят следующие коэффициенты использования питательных веществ растениями из почвенных запасов: нитратный азот — 0,6-0,8 (60-80%), подвижный фосфор — 0,1 (10%), обменный калий — 0,2-0,3 (20-30%). Зная эти показатели, определяют ДВУ (например, ячменя) без применения удобрений.

Пример.

N-NO3 = 0,7 мг/100 г

P2O5 = 10,5 мг/100 г

K2O = 10,0 мг/100 г

h = 30 см

d = 1,2 г/см3

HN = 35,6 кг/т

HP = 12,1 кг/т

HK = 25,1 кг/т

КП N = 0,6

КП P = 0,1

КП К = 0,3

Определить ДВУ, т/га = ?

Решение.

С учетом текущей нитрификации (NТ = 70 кг/га) ДВУ составит по азоту:

ДВУ по азоту

по фосфору:

ДВУ по фосфору

по калию:

ДВУ по калию

Следовательно, при данной характеристике почвы возможный урожай ячменя составит 1,6 т/га.

Методы расчета доз удобрений на планируемый урожай (Н.К. Болдырев)

Н.К. Болдыревым в 1962 г. на основе комплексных методов листовой и почвенной диагностики были предложены методы расчета доз удобрений на планируемый урожай. 

Упрощенный метод расчета доз удобрений по химическому составу листьев и подвижным питательным веществам почвы основан на установлении степени нуждаемости (СН) в элементе питания по уравнению:

СН = ОС:ФС,

где ОС — оптимальное содержание элемента, ФС — фактическое содержание элемента.

Степень нуждаемости уточняется по другому элементу, находящемуся в относительном избытке, или по оптимальному соотношению между нормами элементов в листьях, учитывая равенства:

%N(Л) = 12% Р(Л) = 1,2% К(Л) или %N (Л) = 5,2% P2O5 (Л) = %К2O (Л).

Уравнение

%N = 12⋅%P = 1,2⋅%K = 12⋅%S = 12⋅%Mg = 6⋅%Ca

Н.К. Болдырев назвал уравнением оптимального баланса элементов в листьях злаковых культур в фазу цветения. Разработаны оптимальные соотношения элементов для других сельскохозяйственных культур.

Таблица. Показатели нормальных уровней содержания элементов и оптимального соотношения между ними в листьях некоторых культур7

Культуры
Уровень урожая, ц/га, при величине "В"
Время отбора проб для анализа (фаза роста)
Орган, ярус листьев
Содержание в % на абсолютно сухое вещество
Оптимальное соотношение между элементами
N
Р
К
N/P
N/K
Р/К
Яровая и озимая пшеницы
40 - 45 (0,8)*
кущение
надземная часть
5
0,43
4,2
12
1,2
10
Ячмень
50-60 (1,00-1,25)
трубкование
все листья
4
0,33
3,3
12
1,2
10
конец цветения (6-8 дней после полного выколашивания)
3-4 листа, считая от колоса
3
0,25
2,5
12
1,2
10
надземная часть
2,1
0,25
2,1
8
1,0
8
Кукуруза на силос
500 (0,8) 800-1000 (1-1,25)
6-8 листьев
надземная часть
4
0,34
3,4
12
1,2
10
Кукуруза на зерно
45-50 (0,8)
цветение початков
2 припочатковых листа
3,2
0,27
2,7
12
1,2
10
80-100(1 -1,25)
надземная часть
2,5
0,21
2,0
12
1,2
10
Подсолнечник на зерно
35-40(1,0)
формирование корзинки перед цветением
все листья
3,1
0,25
2,8
12
1,1
11
Злаковые многолетние травы
120-140 за 2 укоса
Начало цветения
надземная часть
2,6
0,26
2,5
10
1,0
10

*В скобках проставлена величина коэффициента действия уравновешенного элемента в листьях (КДУЭЛ, или «В»), соответствующая определенному уровню урожайности растений

Н.К. Болдырев приводит три таблицы с соотношением NPK в листьях в трех фазах роста: кущение, трубкование и конец цветения. В центре каждой таблицы дается оптимальное соотношение элементов (NPK в листьях в три фазы роста). Вверх и вниз от центра растет несбалансированной, связанная с недостатком элемента (СН < 1) или с избытком (СН > 1).

Таблица. Соотношение между азотом и фосфором (% P) в листьях (фаза кущения, трубкования и конец цветения) как основа для оценки условий питания и определения степени нуждаемости (СН) и норм удобрений для злаковых культур (по Н.К. Болдыреву)

Номер точки отсчета от центра оптимума (1-ЦО)
Соотношение N/P
СН
Условия питания азотом и фосфором и их уравновешенность
N
P
7
22,5-24
0,5
2,0
сильный недостаток фосфора при большом избытке азота
6
20
0,6
1,7
5
18
0,7
1,5
4
16
0,75
1,3
средний недостаток фосфора при среднем избытке азота
3
14
0,8
1,2
2
13
0,9
1,1
соотношение, близкое к норме
1-ЦО
12
1
1
уравновешенное питание N и Р
2
11,2
1,1
0,9
соотношение, близкое к норме
3
10
1,2
0,8
средний недостаток азота при среднем избытке фосфора
4
9,0
1,3
0,75
5
8
1,5
0,66
сильный недостаток азота при небольшом избытке фосфора
6
7,1
1,7
0,6
7
6,0
2
0,5

Таблица. Соотношение между азотом и калием (% K) в листьях как основа для оценки условий питания, определения степени нуждаемости (СН) и норм удобрений для злаковых культур (по Н.К. Болдыреву)

Номер точки отсчета от центра оптимума (1-ЦО)
Соотношение N/K
СН
Условия питания азотом и калием и их уравновешенность
K
N
7
2,25-2,4
2,0
0,5
сильный недостаток калия при большом избытке азота
6
2,0
1,7
0,6
5
1,8
1,5
0,7
4
1,6
1,3
0,75
средний недостаток калия при среднем избытке азота
3
1,4
1,2
0,8
2
1,3
1,1
0,9
соотношение, близкое к норме
1-ЦО
1,2
1,0
1,0
уравновешенное питание N и K
2
1,12
0,9
1,1
соотношение, близкое к норме
3
1,0
0,8
1,2
средний недостаток азота при среднем избытке калия
4
0,9
0,75
1,3
5
0,8
0,66
1,5
сильный недостаток азота при небольшом избытке калия
6
0,71
0,6
1,7
7
0,6
0,5
2

Таблица. Соотношение между калием (% K) и фосфором (% P) в листьях как основа для оценки условий питания, определения степени нуждаемости (СН) и норм удобрений для злаковых культур (по Н.К. Болдыреву)

Номер точки отсчета от центра оптимума (1-ЦО)
Соотношение K/P
СН
Условия питания фосфором и калием и их уравновешенность
P
K
7
20
2,0
0,5
сильный недостаток фосфора при большом избытке калия
6
18
1,8
0,56
5
16
1,6
0,63
4
14
1,4
0,7
средний недостаток фосфора при среднем избытке калия
3
12,5
1,2
0,8
2
11,2
1,1
0,9
соотношение, близкое к норме
1-ЦО
10
1
1
уравновешенное питание K и P
3
8
0,8
1,25
средний недостаток калия при среднем избытке фосфора
4
7,1
0,7
1,4
5
6,3
0,6
1,6
сильный недостаток калия при небольшом избытке фосфора
6
5,6
0,56
1,8
7
5
0,5
2

Зная значения СН, определяемые по уравнению СН = ОС⋅ФС или таблицам, можно рассчитать дозу удобрения.

Если СН < 1, то растения в данном элементе не нуждаются и расчет дозы не проводится. При значении Сн от 1,1 до 3-4 показатель включается в формулу:

Д (кг/га) = CН⋅МН,

где Д — доза действующего вещества (д.в.); МН — минимальная доза (кг д.в.), применяемая в основном удобрении, величина которой устанавливается в полевых опытах.

Величина МН в основном удобрении для зерновых, кукурузы и гороха обычно составляет 30 кг/га д.в., для картофеля и овощей — 45 кг/га д.в. при обычных условиях выращивания для получения урожаев до 40 ц/га зерна, 250 ц/га картофеля и 500 ц/га капусты. В условиях орошения минимальная доза (МН) может быть в 1,5-2 раза больше. В комплексном методе листовой диагностики дается корректировка дозы недостающего элемента по другим основным элементам, находящимся в некотором избытке или недостатке.

Пример. Расчёт нормы азота для получения 40 ц/га зерна яровой пшеницы.

Для фазы кущения оптимальное содержание в листьях N = 5%, Р = 0,43%, K = 4,2%. Коэффициент действия уравновешенного элемента (азота) в листьях В = 0,5 для урожая 32-40 ц/га, 0,63 — для урожая 41-50 ц/га и 0,8 — для 55-60 ц/га. Потребность яровой пшеницы в азоте на 1 ц зерна с соломой 4 кг. Коэффициент использования из минеральных удобрений N — 63%, Р2O5 — 20% и К2O — 63%. Минимальная норма азота NMИН = 45 кг.

Для фазы конца цветения оптимальное содержание элементов в листьях N = 3%, Р = 0,25%, К = 2,5%. Коэффициент действия элементов в листьях (В) для урожаев 40 ц/га равен 0,8, для урожаев до 50 ц/га зерна — 1,0, для урожаев 51-60 ц/га — 1,25. Остальные показатели те же, что и для фазы кущения.

Фактические показатели химического состава листьев неудобренного варианта в фазу кущения составляют N = 3,92%, Р = 0,46%, К = 4,3%, в фазу конец цветения N = 2,10%, Р = 0,29%, К =3,74%.

Тогда, для фазы кущения степень нуждаемости в азоте составит:

Степень нуждаемости в азоте

Для фазы конца цветения степень нуждаемости в азоте составит:

Степень нуждаемости в азоте

Эта степень нуждаемости пшеницы в азоте должна быть поправлена с учетом недостатка фосфора в листьях или в почве, если этот недостаток преодолеть не удается. Учитывая, что CH N = 1,7,

Степень нуждаемости в азоте

Откуда, доза азота составит N кг/га = CH⋅45 = 1,02⋅45 = 46 кг/га вместо 80 кг/га. Эта поправка имеет значение при определении доз азота под озимые и яровые культуры, поля которых имеют содержание подвижного фосфора или калия меньше нормы.

Таким образом, доза азота по химическому составу листьев в фазе кущения составит N кг/га = CH⋅МН = 1,4⋅45 = 63 кг/га, в фазе конца цветения N кг/га = СН⋅МН = 1,7⋅45 = 76 кг/га, в среднем — 70 кг/га.

Если же принять в расчет избыточное содержание калия в листьях по сравнению с оптимальным содержанием, то

а доза азота составит HN =2,1⋅45 = 94 кг/га.

По сумме трех расчетов с поправками на некоторое превышение фосфора и калия по двум фазам роста норма азота составит в среднем (63 + 76 + 94) : 3 = 78 кг/га.

По аналогии с комплексным методом аналитической листовой диагностики Н.К. Болдырев рекомендует расчёты доз удобрений проводить по содержанию подвижных питательных веществ в почве, то есть применять комплексный метод почвенной диагностики. В основе метода лежит определение нормального питательного состава «почвы», обеспечивающего получение высокого урожая зерновых, например, 40 ц/га зерна яровой пшеницы. Их можно назвать оптимальными параметрами почвенного плодородия по подвижным формам питательных веществ.

Таблица. Показатели нормального питательного состава различных типов почв, обеспечивающие получение 40 ц яровой пшеницы и соответствующий уровень урожая других культур8

Тип почвы
Содержание в почве перед посевом (7-10 дней до посева), мг/кг
N-NO3
P2O5 по
K2O по
Чирикову
Мачигину
Кирсанову
Труогу
Чирикову
Мачигину
Кирсанову
Масловой
Чернозём
обыкновенный
25
180
-
-
200
180
-
-
320
выщелоченный
25
180
-
-
200
180
-
-
-
карбонатный
25
-
25*
-
-
-
250
-
-
Каштановая
25
-
25
-
-
-
250
-
-
Дерново-подзолистая средн. гран. состава
25
-
-
200
-
-
-
200
-
Торфяно-болотная
125
-
-
1000
-
-
-
1000
-

*Для уровня урожая 50-55 ц/га зерна озимой пшеницы содержание соответствует 35 мг/кг почвы

Таблица дополняется показателями оптимального соотношения между элементами в почве, которые необходимы для последующих расчетных поправок доз удобрений по соотношениям между подвижными питательными веществами.

Таблица. Соотношение между подвижными питательными веществами в почве как основа для оценки условий питания и определения степени нуждаемости в удобрениях злаковых культур9

Номер точки отсчета от центра оптимума
Р2O5:(N-NO3) мг/кг
Степень нуждаемости СН
Характеристика условий питания азотом и фосфором, их уравновешенность
для N
для Р2O5
7
14,4
2,0
0,5
сильный недостаток азота при большом избытке фосфора в почве
6
12,5
1,8
0,56
5
11,2
1,56
0,63
4
10,0
1,4
0,72
средний недостаток азота при среднем избытке фосфора
3
9
1,25
0,8
2
8
1,11
0,9
соотношение, близкое к норме
1 ЦОП*
7,2
1,0
1,0
уравновешенное питание N и Р2O5
2
6,3
0,9
1,14
соотношение, близкое к норме
3
5,6
0,8
1,28
средний недостаток фосфора при среднем избытке азота
4
5
0,72
1,44
5
4,5
0,63
1,6
сильный недостаток фосфора при большом избытке азота
6
4
0,56
1,8
7
3,6
0,5
2,0

*ЦОП — оптимум питания  по соотношениям питательных веществ. Обозначения: 1 ЦОП — уравновешенное питание, определяемое уравнением: мг/кг P2O5 — 7,2⋅Nнит мг/кг K2O; 2 — неуравновешенность питания слабая; 3-4 — средняя; 5-7 — сильная.

Таблица. Соотношение между калием и нитратным азотом в почве как основа для оценки условий питания, определения степени нуждаемости CН и норм недостающего элемента в удобрении10

Номер точки отсчета от центра оптимума
K2O:(N-NO3) мг/кг
Степень нуждаемости СН
Характеристика условий питания калием и азотом, его уравновешенность
для N
для K2O
7
14,4
2,0
0,5
сильный недостаток азота при большом избытке фосфора в почве
6
12,5
1,3
0,56
5
11,2
1,6
0,63
4
10,0
1,4
0,72
средний недостаток азота при среднем избытке фосфора
3
9,0
1,25
0,80
2
8,0
1,12
0,9
соотношение, близкое к норме
1 ЦОП*
7,2
1,0
1,0
уравновешенное питание K2O
2
6,3
0,9
1,14
соотношение, близкое к норме
3
5,6
0,8
1,28
средний недостаток фосфора при среднем избытке азота
4
5,0
0,72
1,44
5
4,5
0,63
1,60
сильный недостаток фосфора при большом избытке азота
6
4,0
0,56
1,80
7
3,6
0,5
2,0

Таблица. Соотношение между подвижным фосфором и обменным калием (по Чирикову) как основа для оценки условий питания и определения степени нуждаемости CН в недостающего элемента11

Номер точки отсчета от центра оптимума
P2O5:K2O мг/кг
Степень нуждаемости СН
Характеристика условий питания калием и азотом, его уравновешенность
для K2O
для P2O5
7
2,0
2,0
0,5
сильный недостаток азота при большом избытке фосфора в почве
6
1,8
1,3
0,56
5
1,6
1,6
0,63
4
1,4
1,4
0,72
средний недостаток азота при среднем избытке фосфора
3
1,25
1,25
0,80
2
1,12
1,12
0,90
соотношение, близкое к норме
1 ЦОП*
1,0
1,0
1,0
уравновешенное питание K и P
2
0,9
0,9
1,12
соотношение, близкое к норме
3
0,8
0,8
1,25
средний недостаток фосфора при среднем избытке азота
4
0,72
0,72
1,4
5
0,63
0,63
1,6
сильный недостаток фосфора при большом избытке азота
6
0,56
0,56
1,8
7
0,5
0,5
2,0

Соотношения N:P2O5:K2O в почве характеризуют качественную сторону питания растений и его сбалансированность. Отношение между оптимальным и фактическим содержанием NH и Р2O5, между NH И К2O выражается количественными показателями степени нуждаемости в недостающем элементе, которые применяются как поправочные коэффициенты для корректировки нормы удобрения.

Оптимальные соотношения между подвижными питательными веществами почвы устанавливаются в полевых опытах с изменяющимися дозами удобрений по факториальным или обычным схемам путем определения коррелятивных связей графически или разбивкой на группы между показателями соотношений пар элементов и величиной урожая. Оптимальные соотношения между подвижными питательными элементами почвы для зерновых культур на некоторых типах почв выражаются уравнениями баланса питательных веществ.

Для обыкновенного и выщелоченного черноземов (метод Чирикова для фосфора и обменного калия) равенство:

P2O5 мг/кг почвы = 7,2⋅N-NO3 мг/кг = K2O мг/кг.

Для карбонатных черноземов и каштановых почв (метод Мачигина для фосфора и калия):

Р2O5 мг/кг почвы = N-NO3 = K2O : 10.

Показатели оптимального питательного состава почвы и оптимального соотношения между подвижными питательными веществами используются для определения доз удобрений и в других методах расчета. Расчет доз удобрений по данным агрохимического анализа почвы проводится по аналогии с методом листовой диагностики.

Норма недостающего элемента определяется умножением СН на минимальную дозу МН элемента, равную 30.

Для азота в условиях орошения Мн дифференцируется с учетом запланированного урожая и составляет: МН = 30 для урожаев до 36-38 ц/га; МН = 45 — для урожаев 40-50 ц/га и МН = 60 для урожаев выше 60 ц/га. Для фосфора Мн при орошении — 45 кг Р2O5.

Исходные данные анализа почвы взяты для обыкновенного чернозёма и получения запланированного урожая зерна яровой пшеницы при орошении 40 ц/га. Содержание гумуса в слое 0-30 см 6,0%, содержание за 7-10 дней до посева нитратного азота (N-NO3) — 14,0 мг/кг; Р2O5 и K2O (по Чирикову) — 182 и 1176 мг/кг соответственно. Объемная масса 1 см3 анализируемого слоя d = 1,05, глубина анализируемого слоя h = 30 см. Масса анализируемого слоя почвы в млн кг на 1 га для перевода питательных веществ из мг/кг в кг/га, то есть переводной коэффициент на массу слоя Мc, определяется по формуле:

или

Масса слоя почвы

Для каштановой почвы и при орошении для нитратного азота используется слой определения 0-60 см при d = 1,2 г/см3, Мс составит 7,2.

Порядок определения дозы удобрения

1. Сравнение фактических данных по N-NO3, Р2O5 и К2O с оптимальными показателями — 25, 180, 180 мг/кг соответственно свидетельствует, что растения пшеницы для урожая 40 ц/га не нуждаются в фосфорных и калийных удобрениях и испытывают потребность только в азоте.

2. Определяется степень нуждаемости растений в азоте по уравнению

Порядок расчета доз удобрений

поправка по фосфору

Порядок расчета доз удобрений

CH N с поправкой на соотношение K2O и N-NO3 из-за избытка обменного калия достигает очень большой величины.

Поправка по калию

Порядок расчета доз удобрений

Поэтому уравновешивание азотного питания идет по избытку калия в почве, когда поправка по калию превышает 3, СН по фосфору составляет (180:182) = 0,99, а по калию СН = (180:1176) = 0,15, то есть потребность в этих элементах отсутствует.

3. Определяется доза внесения азота в основном удобрении по формуле

ДN кг/га = СН⋅МН,

где СН = 1,8, минимальная доза (МН) составляет 30 кг/га или 45 кг/га азота, HN кг/га = 1,8⋅30 = 54, HN кг/га = 1,8⋅45 = 81.

Данные расчетные дозы, равные 54 и 81 кг/га азота, почти совпадают с оптимальными дозами, выявленными в полевых опытах. Необходимость внесения фосфорных и калийных удобрений отсутствовала.

На основании многолетних исследований Казахского агротехнического университета (КАТУ), выполненных В.Г. Черненок, были скорректированы для условий Северного Казахстана градации почв по содержанию P2O5.

Таблица. Градация темно-каштановых и черноземных почв Северного Казахстана по содержанию Р2O5 и эффективность фосфорных удобрений12

Класс обеспеченности
Показатель обеспеченности
Содержание Р2O5 в слое 0 - 20 см, мг/кг
Эффективность удобрений
Фактический эффект от Р60, %, среднее за 12 поле-ротаций
I
Очень низкая
До 15
Очень высокая (30-50%)
-
II
Низкая
15-25
Высокая (20-30%)
24
III
Средняя
25-35
Средняя (10-20%)
13
IV
Повышенная
35-45
Низкая (5-10%)
6
V
Высокая
Более 45
Отсутствует
0

Применение балансовых методов расчетов

Недостаток всех балансовых методов состоит в том, что не учитываются предшественники, агрохимические показатели, окультуренность почвы и другие показатели, влияющие на коэффициент использования питательных веществ растениями из почвы и удобрения. Поэтому их рассматривают как ориентировочные, особенно если данные для расчетов берутся из справочных материалов. На практике они дают удовлетворительные результаты и упорядочивают применение удобрений.

Задача приведенных расчетных методов — получение урожая в текущем году с использованием естественного плодородия почвы. Удобрениями компенсируется то количество питательных веществ, которое нельзя получить из почвы. В данном случае не предусматривается систематическое повышение плодородия и пополнение запасов питательных веществ, которые израсходованы на формирование урожая.

Балансовые расчеты доз удобрений на планируемый урожай, учитывающие повышение плодородия, имеют варианты:

  1. Получение высоких урожаев при внесении небольших доз с одновременным обеднением почвы питательными веществами.
  2. Получение высоких урожаев с поддержанием эффективного плодородия на исходном уровне.
  3. Получение предельно возможных урожаев данной культуры с одновременным повышением эффективного плодородия.

Определение доз фосфорных удобрений

На основании корреляционного анализа экспериментальных данных была установлена количественная связь между содержанием элементов питания в почве и продуктивностью культур, определены оптимальные параметры для разных культур и предложен способ их достижения.

Это позволило предложить новый более точный способ определения дефицита фосфора в почве и дозы удобрений для культур по формуле оптимизации:

ДP (кг д.в./га) = (Pопт — Pфакт)⋅K,

где разность опт — Рфакт) показывает дефицит фосфора на данном поле в мг/кг почвы, коэффициент К = 10 на зональных почвах, ДP — количество фосфорных удобрений, которое необходимо внести, чтобы устранить дефицит и создать оптимальные условия питания фосфором для культуры на данном поле.

При расчёте доз удобрений следует включать нижний показатель оптимального уровня.

Если дефицит фосфора очень высокий и не представляется возможным за один прием довести его содержание до оптимального уровня, можно сделать в несколько приемов, доводя на первом этапе до среднего уровня — 25 мг/кг почвы.

Таблица. Оптимальные уровни содержания элементов питания в почве для различных культур (В.Г. Черненок, 1993, 2009)

Культура
Содержание, мг/кг
N-NO3
Р2О5
K2О
Пшеница
12-15
35
400
Ячмень
12-15
35
400
Озёс
10-12
28-30
400
Кукуруза
10-12
40
500
Просо
10-12
40
360
Гречиха
10-12
30-32
400
Нут, горох
12-15
28-30
440
Рапс
15-18
30-32
-

Создание оптимального уровня содержания фосфора в почве позволяет культуре реализовать потенциальные возможности формирования максимального урожая в любых условиях увлажнения.

Оптимальный режим фосфорного питания способствует эффективному расходу влаги. питания Например, при низком уровне питания в среднем за 20 лет коэффициент водопотребления составил 20 мм, при среднем — 12 мм, оптимальном — 8 мм.

При большом дефиците фосфора в почве, когда не представляется возможным за один прием довести содержание до оптимального уровня, можно определить дозу удобрений на определённую прибавку урожая.

Пример. Для повышения урожайности на 5 ц необходимо повысить содержание фосфора в почве на 6 мг (5 ц⋅1,2 мг Р2O5), для этого нужно внести 60 кг д.в. удобрений (6⋅10).

Таблица. Связь урожайность яровой пшеницы с содержанием Р2О5 в почве (КАТУ, Черненок, 1970-1990 гг.)

Содержание Р2О5, мг/кг почвы
Урожайность, ц/га в годы
Очень сухие
Средние
Влажные
10
3-4
7-8
10-12
15
5-6
10-12
17-20
20
6-7
14-16
22-25
25
8-9
17-20
28-30
30
10
21-25
33-37
35
11-12
25-30
38-40
Расход мг Р2О5 на 1 ц урожая
3
1,2-1,4
0,8-1,2

Определение доз азотных удобрений

Многолетними исследованиями (Черненок 1993,1997) определены 4 основных фактора эффективности азотных удобрений: содержание нитратов в слое 0-40 см, содержание подвижного фосфора, их соотношение и условия увлажнения. Установлена количественная связь между этими факторами, что позволяет определять потребность культур в удобрениях и обеспечить их эффективность.

С учетом этих факторов разработана зональная шкала обеспеченности почв азотом и фосфором.

Чтобы рассчитать дозу азотных удобрений, необходимо определить содержание азота нитратов в почве в слое 0-40 см. Если известно содержание гидролизуемого азота (по Тюрину-Кононовой), показатель нужно перевести в азот нитратов (N-NO3), умножив на коэффициент 0,26. Для последующих культур после пара содержание N-NO3 по среднемноголетним данным снижается на 30%.

Более точно дефицит азота в почве и потребность в азотных удобрениях рассчитывают по формуле, учитывающей биологические особенности культуры, требования к условиям азотного питания и содержание азота в почве N-NO3 мг/кг в слое 0-40 см (Черненок В.Г.):

ДN = (Nопт — Nфакт)⋅К⋅ПКувл,

где: ДN — доза азотных удобрений, кг/га д.в.; Noпт — оптимальное содержание азота нитратов в почве, мг/кг в слое 0-40 см; Nфaкт — фактическое содержание N-NO3, мг/кг в слое 0-40 см; К — эквивалент кг д.в. удобрений 1 мг N-NO3 почвы, равный 7,5 кг (то количество кг N удобрений, которое необходимо внести, чтобы повысить содержание N-NO3 в почве на 1 мг/кг).

Таблица. Градация обеспеченности зерновых культур азотом, по содержанию N-NO3 мг/кг почвы в слое 0-40 см (Черненок В.Г.)

Класс обеспеченности
Обеспеченность Р2O5
Потребность в N удобрениях
Рекомен дуемая доза N, кг д.в./га
Нормативная прибавка
Очень низкая - средняя
Средняя - высокая
ц/га
%
Очень низкая
До 4
До 6
Очень высокая
60
3-5
30 и >
Низкая
4-8
6-9
Высокая
45
2-3
20-30
Средняя
8-12
9-12
Средняя
30
1 -2
10-20
Повышенная (оптимальная)
12-15
12-15
Низкая
-
<1
<10
Высокая
>15
>15
Отсутствует
-
-
0

Формула предполагает доведение содержания фосфора до оптимального уровня. Если содержание Р2O5 в почве и после внесения фосфорных удобрений остается ниже оптимального, что можно определить, разделив дозу внесенного удобрения на 10 (эквивалент затраты кг д.в. удобрений на увеличение фосфора в почве на 1 мг/кг с учетом фактического содержания фосфора почвы):

P (мг/кг) = Pфакт + ДP/10,

где ДP — внесенная доза фосфора.

В этом случае дозу азотных удобрений рассчитывают по формуле:

ДN = (1/3Pфакт — Nфакт)⋅К⋅ПКувл,

где (1/3 Рфакт) — показатель уровня N-NO3 мг/кг до которого следует доводить азот, обеспечивая оптимальное соотношение Р:N, равное 2,5-3.

Пример. В почве содержится 15 мг Р2O5/кг почвы. Внесли 120 кг д.в., содержание Р2O5 при этом увеличилось до 27 мг (15 + 120/10). Оптимальный уровень по фосфору не достигнут, значит, не следует доводить азот до 12 или 15 мг. Для 27 мг Р2O5 оптимальное содержание N-NO3 будет равно 27:3 = 9 мг.

Это позволяет при дефиците фосфора в почве сохранить оптимальное для растений соотношение фосфора и азота. Что позволяет сэкономить количество удобрений и средств, так как дефицит фосфора не позволит реализоваться полной дозе азота, рассчитанной на его доведение до оптимального.

ПКувл — поправочный коэффициент на увлажнение, рассчитывается по формуле:

ПКувл = Оф/275,

где: Оф — осадки фактические (прогнозируемые) за год; 275 — осадки нормативные, постоянная величина, равная среднемноголетней за период исследований.

Осадки фактические (прогнозируемые) рассчитываются на основании фактически выпавших за сентябрь-май плюс прогнозные на вегетационный период. Если в июне количество осадков ожидается в пределах нормы — прибавляется средняя многолетняя, если выше — прибавляется 1,5 нормы, ниже — 0,5 нормы.

ПКувл позволяет скорректировать нормативные показатели и рассчитать дозу и прибавку от азотных удобрений для любого по увлажнению году в пределах зонального варьирования осадков. Данные таблицы применимы для всех почв.

Более точно прибавку определяют по формуле:

ПN = 1,24 — 0,14N-NO3 + 1,62 ПКувл + 0,06P/N,

ПN — прибавка от азотных удобрений; N-NO3 — содержание в почве, мг/кг в слое 0-40 см; P/N — отношение фактического содержания Р2O5, мг/кг почвы в слое 0-20 см к N-NO3, мг/кг в слое 0-40 см.

В условиях рынка важно знать возможную прибавку урожая, с тем, чтобы еще до внесения удобрений, исходя из складывающихся цен определить, насколько этот приём будет экономически оправдан.

Корреляционный анализ показал высокую достоверность (r = 0,93) прогноза эффективности азотных удобрений, рассчитанный приведенным способом с учетом всех 4-х факторов, определяющих эффективность.

Таблица. Дозы азотных удобрений и прибавки урожая (ц/га) в зависимости от содержания N-NO3 в почве и ПК увлажнения

Осадки за с.-х. год, мм
ПКувл
Обеспеченность азотом
Очень низкая
Низкая
Средняя
Доза N, кг д.в./га
Прибавка урожая
Доза N, кг д.в./га
Прибавка урожая
Доза N, кг д.в./га
Прибавка урожая
200
0,7
42
2,1-3,5
32
1,4-2,1
21
0,7-1,4
225
0,8
48
2,4-4,0
36
1,6-2,4
24
0,8-1,6
250
0,9
54
2,7-4,5
40
1,8-2,7
27
0,9-1,8
275
1,0
60
3,0-5,0
45
2,0-3,0
30
1,0-2,0
300
1,1
66
3,3-5,5
50
2,2-3,3
33
1,1-2,2
325
1,2
72
3,6-6,0
54
2,4-3,6
36
1,2-2,4
350
1,3
78
3,9-6,5
58
2,6-3,9
40
1,3-2,8
375
1,36
82
4,2-6,8
61
2,7-4,1
41
1,4-2,7

Литература

Агрохимия. Учебник/В.Г. Минеев, В.Г. Сычев, Г.П. Гамзиков и др.; под ред. В.Г. Минеева. — М.: Изд-во ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2017. — 854 с.

Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия/Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Колос, 2002. — 584 с.: ил.

Ссылки

  1. Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия/Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Колос, 2002. — 584 с.: ил.
  2. Агрохимия. Учебник/В.Г. Минеев, В.Г. Сычев, Г.П. Гамзиков и др.; под ред. В.Г. Минеева. — М.: Изд-во ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2017. — 854 с.
  3. Агрохимия. Учебник/В.Г. Минеев, В.Г. Сычев, Г.П. Гамзиков и др.; под ред. В.Г. Минеева. — М.: Изд-во ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2017. — 854 с.
  4. Агрохимия. Учебник/В.Г. Минеев, В.Г. Сычев, Г.П. Гамзиков и др.; под ред. В.Г. Минеева. — М.: Изд-во ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2017. — 854 с.
  5. Агрохимия. Учебник/В.Г. Минеев, В.Г. Сычев, Г.П. Гамзиков и др.; под ред. В.Г. Минеева. — М.: Изд-во ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2017. — 854 с.
  6. Агрохимия. Учебник/В.Г. Минеев, В.Г. Сычев, Г.П. Гамзиков и др.; под ред. В.Г. Минеева. — М.: Изд-во ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2017. — 854 с.
  7. Агрохимия. Учебник/В.Г. Минеев, В.Г. Сычев, Г.П. Гамзиков и др.; под ред. В.Г. Минеева. — М.: Изд-во ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2017. — 854 с.
  8. Агрохимия. Учебник/В.Г. Минеев, В.Г. Сычев, Г.П. Гамзиков и др.; под ред. В.Г. Минеева. — М.: Изд-во ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2017. — 854 с.
  9. Агрохимия. Учебник/В.Г. Минеев, В.Г. Сычев, Г.П. Гамзиков и др.; под ред. В.Г. Минеева. — М.: Изд-во ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2017. — 854 с.
  10. Агрохимия. Учебник/В.Г. Минеев, В.Г. Сычев, Г.П. Гамзиков и др.; под ред. В.Г. Минеева. — М.: Изд-во ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2017. — 854 с.
  11. Агрохимия. Учебник/В.Г. Минеев, В.Г. Сычев, Г.П. Гамзиков и др.; под ред. В.Г. Минеева. — М.: Изд-во ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2017. — 854 с.
  12. Агрохимия. Учебник/В.Г. Минеев, В.Г. Сычев, Г.П. Гамзиков и др.; под ред. В.Г. Минеева. — М.: Изд-во ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2017. — 854 с.