UniversityAgro.ru » Агрохимия » Эффективность в зависимости от количества и качества удобрений

Эффективность в зависимости от количества и качества удобрений

Эффективность удобрений зависит от количества (общей дозы) и качества (соотношения видов, формы, способы и сроки внесения). Зависимость сохраняется до тех пор, пока недостаток элемента питания остается лимитирующим фактором роста и развития растений. С увеличением общей дозы и повышением плодородия почв эффективность снижается.

Обобщенные А.И. Подколзиным (1998) за 30 лет многолетние исследования в Ставропольском крае с озимой пшеницей подтверждают снижение эффективности удобрений с ростом доз и плодородия черноземов и каштановых почв.

Таблица. Прибавки урожая зерна озимой пшеницы (т/га) в зависимости от доз удобрений и обеспеченности почв питательными элементами[1]

Доза удобрения, кг/га д.в.
Обеспеченность почв
азотом
фосфором
калием
низкая
средняя
повышенная
низкая
средняя
повышенная
низкая
средняя
повышенная
Черноземы
30
0,15
0,12
0,06
0,5
0,3
0,20
0,11
0,08
0,06
60
0,29
0,23
0,12
0,82
0,49
0,33
0,26
0,20
0,13
90
0,40
0,32
0,16
1,02
0,62
0,41
0,35
0,26
0,18
Каштановые почвы
30
0,12
0,06
0,03
0,32
0,19
0,13
0,11
0,08
0,06
60
0,14
0,11
0,06
0,65
0,39
0,26
0,17
0,13
0,09
90
0,21
0,17
0,09
0,92
0,55
0,37
0,25
0,19
0,13

Применение удобрений и мелиорантов в засушливых условиях дает до 20-30%, в условиях недостаточного увлажнения — до 30-50%, а при достаточном увлажнении — до 50-70% общей продуктивности всех возделываемых культур.

За счет увеличения доз и улучшения соотношений (N:Р2O52O) среднегодовая урожайность зерновых культур в некоторых хозяйствах Московской области увеличилась с 1,1 до 4,6 т/га. Только за счет улучшения соотношений удобрений, соответствующих потребностям культур, и плодородия почв при 188 и 182 кг/га д.в. урожайность увеличилась на 0,6 т/га, или на 48%. 

Даже при оптимальных дозах и соотношениях питательных элементов эффективность удобрений зависит от форм, основных и сопутствующих элементов, содержания влаги, растворимости, гранулометрического состава, физиологической и гидролитической реакций.

При длительном применении в севооборотах органических и минеральных удобрений в эквивалентных по питательным веществам дозах продуктивность севооборотов на черноземах, как правило, одинаковая. На легких дерново-подзолистых почвах органические удобрения более эффективны, на тяжелых и среднесуглинистых — минеральные. Максимальные урожаи овощных, кормовых и других культур достигаются при сочетании оптимальных доз органических и минеральных удобрений, на кислых и щелочных почвах также и мелиорантов.

Действие однажды внесенных мелиорантов, органических, фосфорных и в уменьшающейся степени калийных и азотных удобрений в зависимости от дозы, вида и почвенно-климатических условий проявляется в течение 4-5 лет, иногда при больших дозах — более 10 лет.

В среднем за 55 лет на тяжелосуглинистой почве под зерновыми культурами более эффективны минеральные удобрения, под клевером — навоз, под картофелем — они равноценны. По продуктивности севооборотов отмечается преимущество минеральных удобрений в опыте 1 (с чистым паром) и в опыте 2 (с клеверным паром). Сочетание половинных доз навоза и минеральных удобрений в севообороте с чистым паром (опыт 1) повышает урожайность культур севооборота по сравнению с навозом, приближая ее к варианту с минеральными удобрениями.

Таблица. Сравнительная эффективность навоза, минеральных удобрений и их сочетаний по культурами севооборотов дерново-подзолистой почве ДАОС (обобщение Хлыстовского, 1992)

Вариант опыта
Средняя урожайность культур (т/га) и продуктивность севоооборотов (т/га зерн. ед.)
Озимая рожь 27 лет
Озимая пшеница 27 лет
Овес 55 лет
Картофель 55 лет
Севооборот (опыт 1) 55 лет
Клевер, сено 52 года
Севооборот (опыт 2)* 55 лет
Без удобрений
1,93
1,50
1,34
10,0
1,31
1,48
1,41
Навоз
2,59
3,29
2,09
16,7
2,20
2,97
2,45
NPKCa (эквивалент навозу)
2,88
3,53
2,35
17,6
2,38
2,55
2,51
0,5 навоз + 0,5 NPKCa
2,67
3,52
2,33
17,5
2,34
-
-

Методы оценки эффективности удобрений

Оценку эффективности видов, доз и сочетаний удобрений проводят по величине прибавок, общей урожайности культур и продуктивности севооборотов, по окупаемости 1 кг д.в. удобрений прибавками урожаев и продуктивности севооборотов. Однако при равенстве общих доз, но разных видов и соотношений при получении равных прибавок или общих урожаев отдельных культур и продуктивности севооборотов, а также для определения вклада отдельных видов удобрений в получение продуктивности необходимо определять использование культурами питательных элементов удобрений. Эти оценки рассчитывают разными методами.

Изотопный метод

Изотопный метод наиболее точен и показывает использование элемента внесенного удобрения. По количеству поступившего в растения меченого радиоактивного или стабильного изотопа того или иного элемента рассчитывают коэффициент использования от общего содержания во внесенной дозе удобрения:

Коэффициент использования

где Киз — изотопный коэффициент использования удобрения, %; Виз — хозяйственный, или биологический, вынос меченого изотопа элемента, мг/м2 или мг/сосуд; Диз — доза меченого изотопа элемента в удобрении, мг/м2 или мг/сосуд; 100 — для пересчета в %.

Изотопный коэффициент важен при изучении круговорота, превращений и перемещений элементов удобрений и почв в почве, растении, воде, воздухе, животном, а также для точной оценки использования элементов из удобрений.

Разностный метод

При внесении удобрений возрастает мобилизация почвенных запасов питательных веществ и растения поглощают элементы внесенных удобрений и запасов в почве. Поэтому наряду с изотопным применяется более приемлемый для практических целей разностный коэффициент использования удобрений.

Разностный метод основан на применение результатов полевых и производственных опытов с удобрениями и подходит для определения оптимальных доз и соотношений удобрений. Разностный коэффициент использования удобрений — процентное отношение разницы хозяйственных выносов элементов в удобренном (Ву) и не удобренном контрольном (В0) вариантах к дозе удобрения в удобренном варианте (Ду):

Разностный коэффициент использования удобрений

Разностные коэффициенты использования элементов органических и минеральных удобрений в первый и последующие годы сильно меняются даже под одной культурой и в пределах одного поля в зависимости от вида, дозы, соотношений, формы, сроков и способов внесения. При одинаковых способах на одной почве коэффициенты использования удобрений для культур со слаборазвитой корневой системой и коротким вегетационным периодом ниже, чем у растений с более развитой корневой системой и длительным периодом вегетации. Также под однолетними растениями меньше, чем под многолетними.

При локальных способах внесения удобрений под всеми культурами во всех почвенно-климатических зонах использование питательных элементов возрастает в 1,5-2,0 раза по сравнению с разбросным (сплошным) способом внесения до посева, перед посевом и при корневых подкормках. У фосфорных водорастворимых и комплексных удобрений коэффициенты использования выше из гранулированных форм, а у фосфоритной муки — при более тонком помоле и тщательном перемешивании с почвой.

Разностные коэффициенты использования (Кр) удобрений снижаются для всех культур при переходе от бедных к более плодородным и окультуренным почвам, а также при увеличении доз удобрений на любых почвах.

Таким образом, Кр под всеми культурами в зависимости от условий могут меняться: в среднем на 50-80% уже в первый год после внесения. Для практических целей достаточно учитывать действие удобрений в течение 3-4 лет. В отличие от однолетних данных колебания Кр в сумме за 3-4 года меньше за счет несходства погодных условий за эти годы и биологических особенностей возделываемых за этот период культур.

Согласно обобщенным многолетним данным, для среднеплодородных почв 3-4 класса центральных районов Нечерноземной зоны применяются средние разностные коэффициенты использования питательных элементов из органических и минеральных удобрений.

Минеральные и органические удобрения, внесенные локально при посеве или посадке, уже в первый год могут использоваться на 50-80%.

Разностные коэффициенты отражают реальное потребление культурами питательных элементов удобрений и почвы при внесении удобрений. Однако это потребление сравнивается с почвой без удобрений. Отсюда следует: чем беднее почва (без удобрений), тем выше коэффициенты, чем она богаче — тем они ниже.

Таблица. Разностные коэффициенты использования питательных элементов удобрений (%) на среднеплодородных почвах Центрального Нечерноземья1

Удобрения
Год действия
N
Р2O5
К2O
Органические
1-й
20-30
30-40
50-60
2-й
20-25
10-15
15-25
3-й
10-15
5-10
10-15
4-й
0-5
0-5
5-0
Всего
50-75
45-70
80-100
Минеральные
1-й
60-75
15-25
60-70
2-й
5-3
10-15
10-15
3-й
5-0
5-10
5-10
4-й
-
0-5
0-5
Всего
70-85
40-60
80-100

Балансовый метод

В действительности для получения равных урожаев любой культуры на бедной почве требуется больше удобрений, чем на окультуренной, так как на первой часть удобрений поглощается почвой, а не культурой или теряется. Бесконечная эксплуатация окультуренных почв при малых дозах удобрений приводит к обеднению и утрате плодородия. Для предотвращения этого, внесение удобрений контролируют с помощью балансовых коэффициентов использования питательных элементов.

Балансовый метод основан на определении балансового коэффициента использования удобрений (Кб):

Балансовый коэффициент использования удобрений

где Ву — хозяйственный вынос элемента культурой в удобренном варианте, в кг/га, Ду — доза удобрения в кг/га в этом варианте.

Балансовые коэффициенты определяют в опытах и производственных посевах. Они дают представление о степени усвоения культурами питательных элементов из удобрений и почвы и о возможном изменении обеспеченности почв этими элементами.

Таблица. Внесение и потребление N, Р2O5, К2O в севообороте (чистый пар - озимые - картофель - овес) ДАОС на тяжелосуглинистой дерново-подзолистой почве (среднее за 56 лет по 4 полям; данные Хлыстовского, 1992)

Вариант опыта
Внесено, кг/га
Хозяйственный вынос, кг/га
Разностный коэффициент использования , %*
Балансовый коэффициент использования, %*
Коэффициент возврата *
Ежегодный баланс, кг/га
Интенсивность баланса, %
Азот (N)
Без удобрений
-
1526
-
-
-
-27
-
Навоз
2576
2415
34,5
93,3
1,06
+3
106
NPKCa
2576
2989
56,7
116
0,86
-7
86
Фосфор (Р2O5)
Без удобрений
-
533
-
-
-
-10
-
Навоз
1204
980
37,2
81,5
1,23
+4
123
NPKCa
1204
1043
42,5
86,5
1,16
+3
116
Калий (К2O)
Без удобрений
-
1582
-
-
-
-29
-
Навоз
2198
3157
71,6
143
0,70
-17
70
NPKCa
2198
3318
78,9
151
0,66
-20
66

Балансовые коэффициенты выше разностных, а также выше на плодородных почвах, чем на бедных, то есть не имеют недостатков разностных и изотопных коэффициентов.

Результаты баланса выражают также в относительных показателях:

  • коэффициенте возврата — отношение дозы удобрений к хозяйственному выносу;
  • интенсивности баланса — отношение дозы к хозяйственному выносу, то есть коэффициент возврата, умноженный на 100.

Баланс выражают в абсолютных показателях (кг/га) как разницу между дозой и хозяйственным выносом элемента. Баланс положительный, если доза превышает выноса, или отрицательный, если доза меньше выноса. При равенстве дозы и выноса баланс называют нулевым, или бездефицитным, уравновешенным.

Балансовый коэффициент, коэффициент возврата и интенсивность баланса соответственно равны: при нулевом балансе — 100, 1 и 100; при положительном балансе — менее 100, более 1 и более 100; при отрицательном балансе — более 100, менее 1 и менее 100.

Все относительные показатели равнозначны только при нулевом балансе, в остальных случаях преимущество остается за балансовым коэффициентом, так как при его расчетах за основу берется не доза удобрения, а хозяйственный вынос, характеризующий урожайность и качество продукции. Балансовые коэффициенты использования удобрений можно определять для разных годов с момента внесения и до конца действия удобрений, тогда как коэффициенты возврата и интенсивность баланса — только в конце действия удобрений, то есть для большинства удобрений — через 4-5 лет после внесения или за ротацию севооборота, что имеет значение для периодически вносимых удобрений.

Применение балансовых коэффициентов позволяет определить оптимальные дозы и соотношения удобрений под отдельными культурами и в севооборотах с одновременным контролем и корректировкой обеспеченности почв питательными элементами. При этом исчезает необходимость расчетов балансов элементов в полях, севооборотах, хозяйстве.

Для Нечерноземной зоны рекомендованы следующие балансовые коэффициенты использования минеральных и органических удобрений для почв разной степени окультуренности.

Таблица. Балансовые коэффициенты использования элементов минеральных удобрений (%) на разных по плодородию почвах Нечерноземья2

Плодородие (класс) почвы
1-й год
2-4-й год
Всего
1-й год
2-й год
3-й год
4-й год
Всего
1-й год
2-й год
3-й год
4-й год
Всего
N*
P2O5
K2O
1
70-75
5-10
75-85
30-40
30-25
5-10
-
65-75
60-70
10-15
10-5
-
80-90
2
70-75
5-10
75-85
35-45
30-25
5-10
-
70-80
65-75
10-15
10-5
-
85-95
3
75-80
5-10
80-90
35-45
30-25
10-15
-
75-85
70-75
10-20
10-5
-
90-100
4
75-80
10-15
85-95
40-50
30-25
10-15
5
85-95
70-75
25-15
5-10
0-10
100-110
5
85-90
10-15
95-105
45-55
35-25
10-15
5-10
95-105
75-80
30-20
10-15
5-10
120-130
6
90-95
10-15
100-110
50-60
40-30
20-15
10-5
110-120
35-25
15-20
10-15
10-15
140-150

*Последействие азотных удобрений невелико, поэтому учитываются в сумме за 2-4-й год

Если минеральные удобрения вносят под все культуры севооборота, балансовые коэффициенты использования минеральных удобрений при определении оптимальных доз можно не учитывать по годам, а брать сумму за все годы.

Таблица. Балансовые коэффициенты использования элементов органических удобрений (%) на разных по плодородию почвах Нечерноземья3

Плодородие (класс) почвы
1-й год
2-й год
3-й год
4-й год
Всего
Азот (N)
1
30-40
25-15
5-15
-
60-70
2
30-40
30-20
10-20
-
70-80
3
35-45
30-20
10-20
5
80-90
4
35-45
30-20
10-20
5-10
90-100
5
35-45
40-30
15-25
10-15
100-115
6
35-45
40-30
20-30
15-20
110-125
Фосфор (P2O5)
1
35-45
30-25
5-10
-
70-80
2
35-45
35-25
5-15
-
75-85
3
40-50
35-25
5-15
-
80 - 90
4
40-50
35-25
10-15
5-10
90-100
5
45-55
35-25
10-15
10-15
100-110
6
50-60
40-30
15-20
10-15
115-125
Калий (К2O)
1
60-70
10-15
10-5
-
80-90
2
65-75
10-15
10-5
-
85-95
3
70-75
10-20
10-5
-
90-110
4
70-75
25-15
10-15
5-10
105-115
5
75-80
30-20
10-15
5-15
120-130
6
80-85
35-25
15-20
10-20
140-150

Для органических удобрений коэффициенты подбирают с учетом года действия, так как эти удобрения применяют, как правило, не под все культуры севооборота.

Литература

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