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.

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 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 ВНИИУА 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 учётом 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 ВНИИУА 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. 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 расчёты доз по нормативам затрат минеральных удобрений на весь урожай по формуле:

$${Д = У \cdot Н_1 \cdot К_n}$$

или прибавку урожая:

$${Д = ΔУ \cdot Н_2 \cdot К_n,}$$

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;
H₁ и H₂ — нормативы затрат удобрений на единицу урожая и прибавки, кг д. в.;
K_n — поправочный коэффициент на класс почвы по обеспеченности фосфором и калием; при расчётах доз азота K_n = 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 учёный Э. А. Митчерлих, который предложил следующее уравнение:

$${ \lg (А - У) = \lg А - С_x,}$$

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:

$${У = а_0 + а_1N^{0,5} + a_2N + a_3P^{0,5} + a_4P + a_5K^{0,5} + a_6K + a_7(NP){0,5} + a_8(NK)^{0,5} + a_9(PK){0,5},}$$

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 компьютерных моделей для определения оптимальных доз удобрений под культуры с учётом функциональной зависимости от множества факторов внешней среды:

$${У = f(x_n),}$$

где У — урожай; x_n — 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 обобщённых 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 учёта 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 расчётов.

Методы, основанные на обобщении данных с использованием балансовых расчётов

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 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 расчётов определения оптимальных доз удобрений.

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

Плодородие (класс) почвы	N		P₂O₅		K₂O
Плодородие (класс) почвы	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

Пример.

Необходимо определить оптимальные дозы минеральных удобрений в сочетании с 20 т/га полуперепревшего навоза с содержанием 0,4% N, 0,2% P₂O₅ и 0,5% K₂O 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 pH_сол 6,2 (6-го класса), предшественник — вико-овсяная смесь, под которую вносили N₆₀Р₆₀K₆₀.

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, по фосфору или калию, находящемуся в минимуме. Так как содержание азота в гумусе в среднем составляет 4%, а, по обобщённым данным ВНИИУА, 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. 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, P₂O₅ и K₂O 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:

$${2,5 \cdot 40 + 0,5 \cdot 60 = 130\ кг\ N,}$$

$${0,8 \cdot 40 + 0,2 \cdot 60 = 46\ кг\ P_2O_5,}$$

$${0,6 \cdot 40 + 1,2 \cdot 60 = 96\ кг\ K_2O,}$$

а затраты на 1 т зерна с соответствующим количеством соломы соответственно N 130:4 = 33 кг, P₂O₅ 46:4= 12 кг, K₂O 96:4 = 24 кг.

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

Метод элементарного баланса

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

$${Д = \frac{В_у - З К_п - О К_о - П К_1 - Р К_р}{К_2},}$$

где Д — доза N, P₂O₅ и K₂O, кг/га д. в.;
B_у — хозяйственный вынос элемента с плановым урожаем, кг/га;
З — запас (содержание) подвижных форм элемента в почве, кг/га;
K_п — 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;
K_о — разностный коэффициент использования элемента органического удобрения, доли единицы;
П — количество элемента в удобрении предшественника и/или в послеуборочных остатках предшественника, кг/га;
K₁ — разностный коэффициент использования удобрения и/или остатков предшественника, доли единицы;
Р — припосевное (рядковое) удобрение, кг/га д. в.;
K_р — разностный коэффициент использования припосевного удобрения, доли единицы;
K₂ — разностный коэффициент использования удобрений при допосевном внесении, доли единицы.

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

$${Д_N = \frac{130 - 120 \cdot 0,2 - 80 \cdot 0,25 - 60 \cdot 0,05}{0,70} = 118 \approx 120\ кг,}$$

$${Д_{P_2O_5} = \frac{46 - 210 \cdot 0,05 - 40 \cdot 0,35 - 60 \cdot 0,1 - 10 \cdot 0,5}{0,20} = 21 + 10\ (при\ посеве) = 31 \approx 30\ кг,}$$

$${Д_{K_2O} = \frac{96 - 300 \cdot 0,1 - 100 \cdot 0,55 - 60 \cdot 0,1}{0,65} = 7,7 \approx 10\ кг,}$$

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

При использовании метода элементарного баланса учитывают:

вынос питательных веществ урожаем культуры;
содержание подвижных питательных веществ в почве;
коэффициент использования питательных веществ из почвы;
коэффициент использования питательных веществ из удобрений;
масса пахотного слоя почвы или слоя почвы, на который ведется расчёт.

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 расчётного 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 расчётов на плановую прибавку урожая

Метод расчётов 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). Расчёты проводят по формуле:

$${Д = \frac{В_п - О К_о - П К_1 - Р К_р}{К_2} К_3,}$$

где Д — доза N, P₂O₅ и K₂O, кг/га д. в.;
В_п — вынос элемента с плановой прибавкой урожая, кг;
О — количество элемента в органическом удобрении, кг/га;
K_о — разностный коэффициент использования элемента органического удобрения, доли единицы;
П — количество элемента в удобрении предшественника и/или в послеуборочных остатках предшественника, кг/га;
K₁ — разностный коэффициент использования удобрения и/или остатков предшественника, доли единицы;
Р — припосевное (рядковое) удобрение, кг/га д. в.;
K_р — разностный коэффициент использования припосевного удобрения, доли единицы;
K₂ — разностный коэффициент использования удобрений при допосевном внесении, доли единицы;
K₃ — 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:

$${Д_N = \frac{65 - 80 \cdot 0,25 - 60 \cdot 0,05}{0,70} \cdot 1,0 = 60\ кг,}$$

$${Д_{P_2O_5} = \frac{23 - 40 \cdot 0,35 - 60 \cdot 0,1 - 10 \cdot 0,5}{0,20} \cdot 1,0 = 0 + 10\ (при\ посеве) = 10\ кг,}$$

$${Д_{K_2O} = \frac{48 - 100 \cdot 0,55 - 60 \cdot 0,1}{0,65} \cdot 1,0 = 0\ (калий\ не\ нужен).}$$

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 расчёта 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 свёклы, 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 свёклы, можно собрать без дополнительного внесения удобрений примерно 300 ц/га зелёной массы. При планируемой урожайности 50 т/га, расчётная доза на образование дополнительных 20 т зелёной массы дополнительно потребуется внести 50 кг N, 20 кг P₂O₅ и 70 кг K₂O.

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

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

$${Д = \frac{В_у - ОК_1}{К_2}}$$

где Д — доза N, P₂O₅ и K₂O, кг/га д. в.;
B_у — хозяйственный вынос элемента с плановым урожаем, кг/га;
О — количество элемента в органическом удобрении, кг/га;
K₁ — разностный коэффициент использования удобрения и/или остатков предшественника, доли единицы;
K₂ — разностный коэффициент использования удобрений при допосевном внесении, доли единицы.

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

$${Д_N = \frac{130 - 80 \cdot 0,45}{0,9} = 104 \approx 100\ кг,}$$

$${Д_{P_2O_5} = \frac{ 46 - 40 \cdot 0,45 }{0,8} = 35\ кг,}$$

$${Д_{K_2O} = \frac{ 96 - 100 \cdot 0,7 }{ 0,95 } = 26 \approx 30\ кг.}$$

Расчёты оптимальных доз удобрений с помощью коэффициентов возврата или интенсивности баланса

Расчёты 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 будут вноситься 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:

$${M = \frac{Л·К·(Д - В)}{ 30 } = \frac{4 \cdot 0,5 \cdot (80 - 30)} { 30 } = 3,3}$$

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):

$${M = \frac{ 30М }{ К \cdot Л } + В = \frac{ 30 \cdot 4 }{ 0,5 \cdot 5 } + 30 = 78\ кг\ д.\ в./га}$$

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 учётом повышения плодородия почв.

Таблица. Возможный вынос фосфора и калия из почвы.

Содержание подвижных P₂O₅ и K₂O в почве	Питательные вещества, усвояемые растениями из почвы, кг/га
Содержание подвижных P₂O₅ и K₂O в почве	P₂O₅	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

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

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

Показатели	P₂O₅	K₂O
Обеспеченность почвы	низкая	низкая
Требуется для формирования урожая, кг	48	112
Возможный вынос из почвы, кг	10	45
Требуется обеспечить за счёт удобрений	38	67
Обеспечение за счёт 20 т навоза	25	72
Требуется обеспечить за счёт минеральных удобрений	13	обеспечено

Азот в этом случае лучше оптимизировать по методу N_МИН.

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.

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:

$${Д = \frac{В}{К_1} + \frac{(С_З - С_ф)К_2}{К_3 t},}$$

где Д — доза питательного вещества, кг/га;
В — вынос питательных веществ планируемым урожаем, кг/га;
K₁ — коэффициент использования питательных веществ с учётом последействия;
С_З — заданное содержание питательного вещества в почве, мг/100 г;
С_ф — фактическое содержание питательного вещества в почве, мг/100 г;
K₂ — коэффициент пересчета мг/100 г на кг/га;
K₃ — 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 4 т/га зерна озимой пшеницы и достичь через 10 лет фактического содержания фосфора (С_ф) 10 мг на 100 г почвы. С урожаем зерна 4 т/га озимая пшеница выносит 48 кг/га P₂O₅ (В). Чтобы определить дозу фосфора, вынос (48 кг/га) делят на коэффициент его использования растениями из удобрений с учётом последействия при условии, что 2/3 фосфора вносят с минеральными и 1/3 с органическими удобрениями, коэффициент использования равен 0,4 (K₁). При этом потребуется внести 120 кг/га P₂O₅.

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

Согласно данным многолетних исследований, около 0,4 количества фосфора (K₃), внесенного сверх дозы на запланированный урожай, идёт 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 P₂O₅ (150 кг:0,4), или в среднем за год при сохранении уровня запланированной урожайности — 37,5 кг/га. С учётом этого количества искомая доза, рассчитанная на получение планируемого урожая и заданное содержание питательного вещества, будет равна 157,5 кг/га (120 + 37,5):

$${Д = \frac{48}{0,4} + \frac{(10 - 5) \cdot 30}{0,4} = 120 + 37,5 = 157,5\ кг/га\ P_2O_5.}$$

Расчёт доз удобрений по балльной оценке почв

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

Таблица. Цена балла пашни, кг продукции на один балл.

Культура	Дерново-подзолистые почвы				Торфяно-болотные
Культура	супесчаные	супесчаные, подстилаемые мореной	супесчаные, подстилаемые песком	песчаные	Торфяно-болотные
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

Пример.

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

Агрохимические свойства почвы:

pH = 6,0;
гумус = 1,8%;
P₂O₅ = 14 мг на 100 г почвы;
K₂O = 12 мг на 100 г почвы;
объёмная 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 счёт эффективного плодородия почвы:

$${ У = Б_П \cdot Ц_{бп} \cdot К = 58 \cdot 34 \cdot 1,23 = 24,2\ ц/га.}$$

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

Таблица. Расчёт доз удобрений на планируемый урожай озимой пшеницы 5 т/га сухого вещества с 1 га.

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 учётом коэффициента использования, кг /га	150,5	123,6	143,3

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

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

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

Культура	1 кг NPK на почвах				1 т органических удобрений
Культура	суглинистых	супесчаных	песчаных	торфяно-болотных	1 т органических удобрений
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
Овёс	5,7	5,4	4,5	5,8	10-12
Картофель	30	30	28	35	100
Лён (волокно)	1,4	1,3	-	-	-
Сахарная свёкла	35	33	-	30	120

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

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 расчёта формулу:

$${ ДВУ_{ПВП} = \frac { mhdК_п } { H } ,}$$

где ДВУ_пвп — действительно возможный урожай за счёт 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 — объёмная масса пахотного слоя, г/см³;
K_n — коэффициент использования растениями питательного элемента из почвы;
Н — потребление питательного вещества растениями на создание единицы основной продукции с учётом 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:

$${ P_2O_5\ мг/100\ г \approx 10 \cdot NO_3\ мг/100\ г \approx K_2O\ мг/100\ г. }$$

Сбалансированное соотношение P₂O₅:NO₃ равно 10, P₂O₅:K₂O равно 1. Если соотношение P₂O₅: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; P₂O₅ — 10,5 мг/100 г; K₂O — 10,0 мг/100 г; соотношение элементов питания будет равно: P₂O₅:N-NO₃ = 10,5:0,7 = 15; K₂O: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; P₂O₅ — 15,0; K₂O — 15,0.

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

$${ К_{Д_N} = \frac { N-NO_3 (мг/100 г, оптимум) } { N-NO_3 (мг/100 г, фактическое) } = \frac {1,5} {0,7} = 2,14, }$$

$${ К_{Д_{P_2O_5}} = \frac { P_2O_5 (мг/100 г, оптимум) } { P_2O_5 (мг/100 г, фактическое) } = \frac {15} {10,5} = 1,43, }$$

$${ К_{Д_{K_2O}} = \frac { K_2O (мг/100 г, оптимум) } { K_2O (мг/100 г, фактическое) } = \frac {15} {10} = 1,50. }$$

Из этих данных следует, что лимитирующими факторами, ограничивающими урожай на данной почве, являются все три питательных элемента, в наибольшей степени — азот, так как K_д 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;
H_N = 35,6 кг/т;
H_P = 12,1 кг/т;
H_K = 25,1 кг/т;
K_{П N} = 0,6;
K_{П P} = 0,1;
K_{П К} = 0,3.
Определить ДВУ, т/га = ?.

Решение.

С учётом текущей нитрификации (N_Т = 70 кг/га) ДВУ составит по азоту:

$${ ДВУ = \frac { (0,7 \cdot 30 \cdot 1,2 + 70) \cdot 0,6 } { 35,6 } = 1,6\ т/га, }$$

по фосфору:

$${ ДВУ = \frac { (10,5 \cdot 30 \cdot 1,2 \cdot 0,1) \cdot 0,6 } { 12,1 } = 3,1\ т/га, }$$

по калию:

$${ ДВУ = \frac { (10,0 \cdot 30 \cdot 1,2 \cdot 0,3) \cdot 0,6 } { 25,1 } = 4,3\ т/га, }$$

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

Методы расчёта 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 расчёта доз удобрений на планируемый урожай.

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

$${С_Н = ОС:ФС,}$$

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:

$${ \%N(Л) = 12\% Р(Л) = 1,2\% К(Л)\ или\ \%N(Л) = 5,2\% P_2O_5\ (Л) = \%K_2O\ (Л). }$$

Уравнение:

$${ \%N = 12 \cdot \%P = 1,2 \cdot \%K = 12 \cdot \%S = 12 \cdot \%Mg = 6 \cdot \%Ca. }$$

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 культур.

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
Культуры	Уровень урожая, ц/га, при величине «В»	Время отбора проб для анализа (фаза роста)	Орган, ярус листьев	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 трёх фазах роста: кущение, трубкование и конец цветения. В центре каждой таблицы даётся оптимальное соотношение элементов (NPK в листьях в три фазы роста). Вверх и вниз от центра растёт несбалансированной, связанная с недостатком элемента (С_Н < 1) или с избытком (С_Н > 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 (С_Н) и норм удобрений для злаковых культур (по Н. К. Болдыреву).

Номер точки отсчёта от центра оптимума (1-ЦО)	Соотношение N/P	С_Н		Условия питания азотом и фосфором и их уравновешенность
Номер точки отсчёта от центра оптимума (1-ЦО)	Соотношение N/P	N	P	Условия питания азотом и фосфором и их уравновешенность
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 (С_Н) и норм удобрений для злаковых культур (по Н. К. Болдыреву).

Номер точки отсчёта от центра оптимума (1-ЦО)	Соотношение N/K	С_Н		Условия питания азотом и калием и их уравновешенность
Номер точки отсчёта от центра оптимума (1-ЦО)	Соотношение N/K	K	N	Условия питания азотом и калием и их уравновешенность
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 (С_Н) и норм удобрений для злаковых культур (по Н. К. Болдыреву).

Номер точки отсчёта от центра оптимума (1-ЦО)	Соотношение K/P	С_Н		Условия питания фосфором и калием и их уравновешенность
Номер точки отсчёта от центра оптимума (1-ЦО)	Соотношение K/P	P	K	Условия питания фосфором и калием и их уравновешенность
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 С_Н, определяемые по уравнению С_Н = ОС:ФС или таблицам, можно рассчитать дозу удобрения.

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

$${ Д\ (кг/га) = C_Н \cdot М_Н, }$$

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

Величина М_Н 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 даётся 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%, P₂O₅ — 20% и K₂O — 63%. Минимальная норма азота N_MИН = 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:

$${ C_НN = \frac { 5,0 \%N_{(опт)} } { 3,92 \%N_{(факт)} } \cdot \frac { 0,46 \%P_{(факт)} } { 0,43 \%P_{(опт)} } = 1,4.}$$

Для фазы конца цветения степень нуждаемости в азоте составит:

$${ C_НN = \frac { 3,0 \%N_{(опт)} } { 2,1 \%N_{(факт)} } \cdot \frac { 0,29 \%P_{(факт)} } { 0,25 \%P_{(опт)} } = 1,7.}$$

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

$${ C_НN = \frac { 5,0 \%N_{(опт)} } { 3,1 \%N_{(факт)} } \cdot \frac { 0,26 \%P_{(факт)} } { 0,43 \%P_{(опт)} } = 1,7 \cdot 0,6 = 1,02.}$$

Откуда, доза азота составит N кг/га = C_H⋅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 = C_H⋅М_Н = 1,4⋅45 = 63 кг/га, в фазе конца цветения N кг/га = С_Н⋅М_Н = 1,7⋅45 = 76 кг/га, в среднем — 70 кг/га.

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

$${ C_НN = \frac { 3,0 \%N_{(опт)} } { 2,1 \%N_{(факт)} } \cdot \frac { 3,74 \%K_{(факт)} } { 2,50 \%K_{(опт)} } = 1,4 \cdot 1,5 = 2,1, }$$

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

По сумме трёх расчётов 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 культур.

Тип почвы	Содержание в почве перед посевом (7-10 дней до посева), мг/кг
	N-NO₃	P₂O₅ по				K₂O по
	N-NO₃	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 расчётных 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 культур.

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 P₂O₅
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 удобрении.

Номер точки отсчёта от центра оптимума	K₂O:(N-NO₃) мг/кг	Степень нуждаемости С_Н		Характеристика условий питания калием и азотом, его уравновешенность
Номер точки отсчёта от центра оптимума	K₂O:(N-NO₃) мг/кг	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 C_Н в недостающего элемента.

Номер точки отсчёта от центра оптимума	P₂O₅:K₂O мг/кг	Степень нуждаемости С_Н		Характеристика условий питания калием и азотом, его уравновешенность
Номер точки отсчёта от центра оптимума	P₂O₅:K₂O мг/кг	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 P₂O₅, между NH И K₂O 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 путём 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 чернозёмов (метод Чирикова для фосфора и обменного калия) равенство:

$${ P_2O_5\ мг/кг\ почвы = 7,2 \cdot N-NO_3\ мг/кг = K_2O\ мг/кг. }$$

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

$${ P_2O_5\ мг/кг\ почвы = N-NO_3 = K_2O : 10. }$$

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

Норма недостающего элемента определяется умножением С_Н на минимальную дозу М_Н элемента, равную 30.

Для азота в условиях орошения М_Н дифференцируется с учётом запланированного урожая и составляет: М_Н = 30 для урожаев до 36-38 ц/га; М_Н = 45 — для урожаев 40-50 ц/га и М_Н = 60 для урожаев выше 60 ц/га. Для фосфора М_Н при орошении — 45 кг P₂O₅.

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; P₂O₅ и K₂O (по Чирикову) — 182 и 1176 мг/кг соответственно. Объёмная 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 М_c, определяется по формуле:

$${ М_с = \frac {dh}{10}, }$$

или

$${ М_с = \frac {1,05 \cdot 30}{10} = 3,15. }$$

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

Порядок определения дозы удобрения

1. Сравнение фактических данных по N-NO₃, P₂O₅ и K₂O 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:

$${ C_НN = \frac { N-NO_3\ (мг/кг,\ оптим.) }{ N-NO_3\ (мг/кг,\ факт.) } = \frac {25}{14} = 1,78, }$$

поправка по фосфору:

$${ C_НN = \frac { P_2O_5:N-NO_3\ (мг/кг,\ факт.) }{ P_2O_5:N-NO_3\ (мг/кг,\ оптим.) } = \frac {182:14}{180:25} = 1,7. }$$

C_{H N} с поправкой на соотношение K₂O и N-NO₃ из-за избытка обменного калия достигает очень большой величины.

Поправка по калию:

$${ C_НN = \frac { K_2O:N-NO_3\ (мг/кг,\ факт.) }{ K_2O:N-NO_3\ (мг/кг,\ оптим.) } = \frac {1176:14}{180:25} = 11,6. }$$

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

3. Определяется доза внесения азота в основном удобрении по формуле:

$${ Д_N\ кг/га = С_Н \cdot М_Н, }$$

где С_Н = 1,8, минимальная доза (М_Н) составляет 30 кг/га или 45 кг/га азота, H_N кг/га = 1,8⋅30 = 54, H_N кг/га = 1,8⋅45 = 81.

Данные расчётные 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. Чернёнок, были скорректированы для условий Северного Казахстана градации почв по содержанию P₂O₅.

Таблица. Градация тёмно-каштановых и чернозёмных почв Северного Казахстана по содержанию P₂O₅ и эффективность фосфорных удобрений.

Класс обеспеченности	Показатель обеспеченности	Содержание P₂O₅ 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 расчётов

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 расчётов берутся из справочных материалов. На практике они дают удовлетворительные результаты и упорядочивают применение удобрений.

Задача приведенных расчётных 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 расчёты доз удобрений на планируемый урожай, учитывающие повышение плодородия, имеют варианты:

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

Литература

Минеев В. Г., Сычёв В. Г., Гамзиков Г. П. и др. Агрохимия. Учебник. / Под ред. Минеева В. Г. М.: Изд-во ВНИИА им. Д. Н. Прянишникова. 2017
Ягодин Б. А., Жуков Ю. П., Кобзаренко В. И. Агрохимия. / Под ред. Б. А. Ягодина М.: Колос. 2002