UniversityAgro.ru » Агрохимия

Category Archives: Агрохимия

Бесподстилочный навоз

Бесподстилонный навоз — полидисперсная суспензия твердых и жидких выделений животных с текучими свойствами, иногда содержащая потери корма. Текучесть навоза упрощает его уборку из животноводческих помещений, создает условия для механизации работ.

На животноводческих комплексах получают жидкий навоз. Традиционная технология содержания животных на соломенной подстилке требует затрат труда на уборку соломы с полей, транспортировку, удаление из помещений в составе навоза, вывоз в поле и разбрасывание. Большие затраты на использование подстилки стали сдерживать рост производительности труда на крупных фермах. Поэтому в практику проектирования и строительства крупных животноводческих комплексов и промышленных ферм внедряются технологии бесподстилочного содержания скота.

В зависимости от содержания воды бесподстилочный навоз делят на:

  • полужидкий — до 90% воды;
  • жидкий — 90-93% воды;
  • навозные стоки — более 93% воды.

Увеличение влажности навоза сопровождается ростом его объемов. Так, увеличение влажности с 90 до 92% приводит к росту объема на 25%, при увеличении до 94% — на 65-70%, при увеличении до 96% — в 2,5 раза. Повышение влажности приводит к серьезным экономическим и материально-техническим последствиям накопления, хранения, транспортировки и внесения этих объемов.

Выход жидкого навоза от одной головы крупного рогатого скота составляет 55 кг в сутки, свиньи — 50 кг. По содержанию питательных веществ свиной навоз сопоставим с навозом крупного рогатого скота. В жидком навозе 50-70% азота находится в растворимой форме, которая усваивается растениями в первый год. Остальную часть составляет органически связанный белковый азот, который по мере минерализации позднее превращается в доступную для растений форму. Содержащийся в жидком навозе преимущественно органически связанный фосфор используется растениями лучше, чем фосфор минеральных удобрений. Калий в жидком навозе представлен растворимой формой.

Потери азота и органического вещества при хранении жидкого навоза в несколько раз меньше, чем при плотном хранении подстилочного. Однако для применения жидкого навоза требуются изменения в транспортировке, технологии хранения и внесения.

В зависимости от почвенно-климатических и организационно-хозяйственных условий жидкий навоз хранят 2-6 месяцев. При хранении он расслаивается на твердую и жидкую части с различными удобрительными свойствами. Для равномерного использования питательных веществ на удобряемой площади и более надежной работы насосов цистерн-разбрасывателей и дождевальных установок расслоение предотвращают. Для этого его перемешивают в хранилищах специальными устройствами, добиваясь однородного состояния. Иногда фракции используют отдельно: жидкую — для полива через систему дождевальных установок, твердую — для приготовления компостов или внесения навозоразбрасывателем.

Бесподстилочный навоз, получаемый при скармливании животным концентрированных кормов, отличается повышенным содержанием питательных элементов. В таблице приведены усредненные данные о химическом составе не разбавленного бесподстилочного навоза. При уменьшении в рационах концентратов содержание азота и фосфора уменьшается, калия — увеличивается.

Содержание аммиачного азота в бесподстилочном навозе составляет 50-70% от общего. Поэтому первая удобряемая культура обеспечивается азотом в 2-3 раза лучше, чем эквивалентная по общему азоту доза подстилочного навоза. Свиной навоз иногда требуется дополнять калийными удобрениями в случае потребности в нем растений или при слабой обеспеченности почвы калием.

Фосфор и калий бесподстилочного навоза в эквивалентных дозах по действию на растения равноценны подстилочному навозу.

Содержание сухого вещества и питательных элементов в бесподстилочном навозе уменьшается пропорционально возрастающим объемам при разбавлении водой. Потери азота при хранении в течение 3-4 месяцев, согласно данным ВИУА, составляют 10-12%.

Таблица. Химический состав бесподстилочного навоза и помёта, %1

Компоненты
Навоз крупного рогатого скота
Навоз свиней, комплекс 108 000 голов
Навоз овец
Куриный помёт
комплекс 10 000 бычков
комплекс 2000 коров
сырой
термически высушенный
Сухое вещество
14,5
10,0
9,8
28,3
36,0
83
Азот общий
0,77
0,43
0,72
0,95
2,10
4,54
Фосфор (P2O5)
0,44
0,28
0,47
0,22
1,44
3,65
Калий (K2O)
0,76
0,50
0,21
0,75
0,64
1,74

Органическое вещество составляет 70-80% сухой массы бесподстилочного навоза, соотношение С:N уже, чем в подстилочном, поэтому он быстрее минерализуется и лучше обеспечивает первую удобряемую культуру азотом и другими элементами. По этой причине бесподстилочный навоз обладает коротким последействием и при эквивалентных по содержанию органического вещества количествах на 40% слабее, чем подстилочный, участвует в новообразовании гумуса.

Бесподстилочный навоз — звено в круговороте питательных веществ в земледелии, так как в него переходят из кормов до 50-80% азота, 60-80% — фосфора, 80-95% — калия, до 90% — кальция, 60% органического вещества. В бесподстилочном навозе присутствуют и микроэлементы: 1 т навоза крупного рогатого скота с влажностью 92% содержит 2,8 г меди, 22 г — марганца, 12 г — цинка, 2,4 г — бора, в 1 т свиного навоза с влажность 95% — 2,9 г меди, 12 г — марганца, 32 г — цинка, 0,11 г — молибдена.

Бесподстилочный навоз — источник органического вещества для воспроизводства почвенного гумуса. В среднем от одной головы скота в сутки поступает примерно 5 кг сухого вещества. В состав органического вещества кала входят целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин, пентозаны и другие вещества. Отношение C:N в бесподстилочном навозе варьирует от 5:1 до 10:1.

Технологии применения бесподстилочного навоза

Технологические схемы использования бесподстилочного навоза:

  1. Прифермское навозохранилище — цистерна — полевое навозохранилище — цистерна-разбрасыватель — поле.
  2. Прифермское навозохранилище — трубопровод — полевое навозохранилище (гидрант) — цистерна-разбрасыватель — поле.
  3. Навозохранилище — трубопроводная сеть — дождевальная установка — цистерна разбрасыватель — поле.

Первая схема применяется при отсутствии трубопровода для перекачивания из прифермского хранилища в полевое. В этом случае его выгружают в цистерны- разбрасыватели, вывозят в поле и заполняют полевые навозохранилища для хранения до внесения. В период внесения навоз из прифермских и полевых хранилищ грузят в цистерны-разбрасыватели, вывозят в поле, разбрасывают по поверхности, а затем, как только возможно, заделывают в почву.

Вторая схема при отсутствии трубопроводной сети и дождевальных установок более эффективна, чем первая. Транспортировка жидкого навоза из прифермского хранилища в полевые по трубам с последующим внесением цистернами-разбрасывателями позволяет снизить транспортные издержки, повысить производительность труда. В первой и второй схемах разбавление водой не предусмотрено.

Третью схему применяют при наличии трубопроводной сети и установок для дождевания. В период вегетации, когда необходим полив растений, навоз после хранения в неразбавленном виде, разбавляют водой в соотношении 1:8-10. Во вневегетационный период его разбавляют в соотношении 1:1-3. Работа по этой схеме не исключает использования цистерн-разбрасывателей для внесения неразбавленного навоза и при отсутствии оросительной системы.

Для крупных животноводческих комплексов промышленного типа наиболее целесообразно использование 3-й технологической схемы. При этом возможно применение как на неорошаемых, так и на орошаемых площадях. На орошаемых площадях их применяют обычно при внесении бесподстилочного навоза под вспашку или предпосевную обработку почвы.

Разбавление навоза водой производится в транспортном потоке трубопровода с установленными датчиками расхода навоза и воды. Степень разбавления навоза можно устанавливать автоматически.

При использовании навоза в качестве удобрения по 2-й и 3-й технологическим схемам строительство полевых навозохранилищ часто нецелесообразно. Вместо них устанавливают небольшие емкости полевых заправочных станций или гидранты для заправки цистерн-разбрасывателей или подачи в дождевальные установки.

Суммарный объем полевых и прифермских навозохранилищ должен обеспечивать хранение количеств навоза, которые накапливаются за время, в течение которого его нельзя вывозить и вносить в почву, например, при осеннем и весеннем бездорожье, отсутствии свободных полей. Емкость хранилищ проектируется в зависимости от этого периода, поголовья скота и выхода навоза, как правило не менее, чем за 2 месяца. 25-40% суммарной емкости должно приходится на прифермские навозохранилища, а 60-75% — на полевые, размещаемых по возможности в центре удобряемых площадей.

Продолжительность хранения в зависимости от почвенно-климатических и организационно-хозяйственных условий составляет от 2-3 месяцев в южных районах до 5-6 месяцев в северных. При хранении должно обеспечиваться соблюдение ветеринарно-санитарных правил, требований по защите окружающей среды и экономической целесообразности. Последнему способствует сокращение расхода воды на удаление навоза и уборку помещений, а также сроков его хранения.

При наличии трубопроводов хранение всей массы навоза возможно в прифермских хранилищах. В этом случае их соединяют трубопроводами с полевыми заправочными станциями или гидрантами. Подъездные пути к хранилищам должны иметь твердое покрытие, рассчитанное на передвижение автомобильного транспорта и тракторов массой 3-5 т. Вокруг навозохранилища должны быть оборудованы водосточные канавки.

Навозохранилища обносят изгородью и обсаживают деревьями, закрытые емкости должны вентилироваться, так как при хранении жидкого навоза накапливается значительное количество метана, сероводорода, углекислого газа, аммиака. Запрещается применять открытый огонь для освещения во избежание взрыва.

Жидкий навоз, получаемый на крупных животноводческих промышленных комплексах, перед использованием подвергают обеззараживанию. При отсутствии острозаразных заболеваний на мелких фермах жидкий навоз применяют без обеззараживания. Не допускается только дождевание или подкормка таким навозом овощных, плодовых и других культур, употребляемых в сыром виде без предварительной обработки. Не рекомендуется применение жидкого навоза дождеванием при сильном ветре в сторону населенных пунктов.

Накопление и хранение бесподстилочного навоза

Количество бесподстилочного определяют разными методами: при стабильной структуре стада — по нормативам выхода экскрементов у различных видов животных:

Расчет выхода бесподстилочного навоза
Расчет выхода бесподстилочного навоза

где (кал + моча) — количество экскрементов в сутки от одной головы скота, кг; Д — продолжительность стойлового периода, дни; Ч — численность поголовья; 1000 — пересчет в м3; (кал + моча + вода) — суточное количество экскрементов плюс количество воды по данной технологии, кг.

Другой метод расчета основан на результатах анализов и данных балансовых опытов:

где Г — годовой выход экскрементов, т; С — годовой расход сухого вещества рационов, т; П — годовые потери сухого вещества при кормлении, т; К — коэффициент переваримости кормов, % (для КРС 60%, свиней 70%); 10 — содержание сухого вещества в экскрементах, %.

Применяемые технологии, сооружения и технические средства уборки, обеззараживания, дезодорации, хранения, транспортировки и внесения бесподстилочного навоза в разных почвенно-климатических условиях влияют на состав, свойства и удобрительную ценность навоза, навозных стоков и продуктов их обработки. К факторам, влияющим на удобрительную ценность бесподстилочного навоза относятся: способы удаления, то есть разбавление водой, разделение на фракции, анаэробная и термическая обработки.

При хранении бесподстилочного навоза с влажностью выше 90% он расслаивается на три слоя:

  • верхний, плавающий, содержит остатки кормов и часть твердых экскрементов, влажностью 78-84%, почти не содержит аммиачного азота;
  • нижний — осевшие твердые частицы навоза, песка, ила влажностью 84-88% с небольшим количеством аммиачного азота;
  • средний — осветленная жидкость, содержащая 88-94% воды, богатая аммиачным азотом.

Для качественных работ по погрузке, транспортировке и внесению необходима гомогенизация бесподстилочного навоза в хранилищах с помощью специальных устройств.

При подготовке к использованию для удобрительных поливов навоз разделяют на твердую и жидкую фракции с помощью естественного отстаивания или, реже, фильтрованием, процеживанием, декантацией, прессованием и сепарированием, еще реже — электрической и химической коагуляцией. При естественном отстаивании в жидкую фракцию попадает тем больше питательных веществ, чем больше разбавление навоза (стоков) водой. При влажности стоков 98%, согласно данным ВИУА, в отстоявшейся жидкой фракции содержится 71% общего и 78% аммиачного азота, 37% фосфора и 82% калия.

Термическая обработка — способ обеззараживания и дегельминтизации бесподстилочного навоза и помета, основанный на свертывании белков, в том числе бесспоровых микроорганизмов, яиц и зародышей гельминтов, при температуре выше 56 °С. Прогрев в течение суток при этой температуре практически не вызывает потерь азота, тогда как высушивание до постоянной массы при 105 °С приводит к потерям 50-75% общего и 95-99% аммиачного азота.

Анаэробная обработка — способ обеззараживания, дегельминтизации и дезодорации навоза с помощью метановых бактерий при температуре 30-32 °С (мезофильный режим) или 56-58 °С (термофильный режим). Термофильный режим предпочтительнее, так как за трое суток позволяет уничтожить яйца гельминтов, мух и возбудителей заразных болезней. По удобрительной ценности сброженный навоз не отличается от исходного, а получаемый при этом метан используется в качестве биотоплива.

Обработка формалином в расчете 1-5 л на 1 т навоза обеззараживает, замедляет микробиологические процессы, снижает скорость минерализации, устраняет запах, снижает потери азота (в следствии образования уротропина — медленнодействующего азотного удобрения — от взаимодействия аммиака и формалин). Внесение такого навоза тормозит в течение трех месяцев нитрификацию азота в почве и снижает возможные потери азота.

Применение бесподстилочного навоза

Применение бесподстилочного навоза зависит от состава и транспортных возможностей. При этом:

  • навоз нельзя долго хранить, так как это приводит к переполнению хранилищ, загрязнению окружающей среды, распространению инфекций и инвазий;
  • дозы определяют, исходя из содержания питательных веществ для получения планируемых урожаев с одновременным регулированием баланс органического веществ почв;
  • вносят на поля, где возможна быстрая заделка в почву;
  • осенью на малоемких почвах (песчаные, супесчаные, легкосуглинистые) навоз вносят с соломой (торфом) или под озимые (вставочные, промежуточные) культуры для предотвращения вымывания питательных веществ;
  • избегают внесения зимой на затопляемых весной площадях и склонах;
  • при углублении пахотного горизонта навоз вносят на вывернутый слой под перепашку и дискование;
  • в засушливых регионах навоз вносят под отвальную обработку, чередующуюся с безотвальной;
  • минимальные дозы при сплошном внесении гомогенизированного навоза под пропашные культуры составляют 25 т/га, под зерновые — 15 т/га;
  • меньшие дозы недостаточно эффективны, их сложно равномерно вносить.

За счет допосевного внесения в зависимости от вида и продуктивности растений целесообразно удовлетворять до 50-80% потребности культур в азоте.

Для удобрительных поливов вегетирующих растений навоз перед внесением разбавляют водой в 6-8 раз, во вневегетативный период — в 2-4 раза. Дренажные воды с орошаемых разбавленным навозом площадей для предотвращения загрязнений водных источников направляют на повторное орошение.

Для предотвращения загрязнения поверхностных и грунтовых вод сочетают внесение навоза с измельченной соломой, а также с помощью промежуточных и вставочных посевов культур — содержать их постоянно занятыми растениями, перехватывающими подвижные формы питательных элементов навоза и почвы.

Дозы бесподстилочного навоза определяют в зависимости от потребностей культур в азоте с учетом его содержания в удобрении. Дозы азота для разных культур в зависимости от продуктивности составляют от 120 до 360 кг/га. Бесподстилочный навоз применяется до посева (осенью, зимой или весной) и в подкормки под пропашные, кормовые и другие культуры, за исключением овощных.

Допосевное внесение бесподстилочного навоза в почву проводят по оросительно-осушительным магистралям и установкам или цистернами-разбрасывателями типа РЖТ-8, РЖТ-16, с последующей заделкой плугом или тяжелыми дисковыми боронами.

На пастбищах жидкий навоз по санитарным требованиям вносят не позднее чем за 30 дней до начала выпаса животных, а лучше поздней осенью. При поверхностном улучшении лугов бесподстилочный навоз вносят до обработки тяжелой дисковой бороной или фрезой. По санитарно-гигиеническим нормам применять бесподстилочный навоз под овощные культуры не допускается.

Усвоение растениями азота, фосфора и калия в год внесения бесподстилочного навоза возрастает в 2 раза при заделке его в почву по сравнению с разбрасыванием по поверхности без заделки, и почти не отличается от полуперепревшего подстилочного навоза плотного хранения.

Дозы и сроки внесения бесподстилочного навоза

Дозу бесподстилочного навоза устанавливают на основе потребности культуры в азоте и его содержании в навозе, так как азот оказывает наибольшее влияние на урожай. В условиях орошения дозу могут быть повышенные. Дозы следует рассчитывать с учетом типа почвы, гранулометрического состава, сроков внесения, а также предшественников, расстояния транспортировки и реакции культур на высокие дозы удобрений.

Бесподстилочный навоз вносят преимущественно на поля севооборота, где его можно запахивать. При использовании в подкормку по многолетним травам наиболее высокие прибавки урожая достигаются при сочетании навоза и минеральных азотных удобрений. Бесподстилочный навоз вносят, в первую очередь, под пропашные культуры и многолетние злаковые травы, отличающиеся длительным вегетационным периодом и большим потреблением питательных веществ.

Среднегодовая доза вносимого навоза, без опасения ухудшить качество урожая и корма, может быть рекомендована эквивалентной не более 200 кг азота на 1 га. В орошаемом земледелии — не более 300 кг азота на 1 га.

Таблица. Примерные дозы, сроки внесения и способы заделки бесподстилочного навоза крупного рогатого скота при содержании азота 0,4%2

Сельскохозяйственная культура
Примерная годовая доза*, т/га
Время внесения
Способ заделки
Зерновые
35
под основную обработку, зимой; для подкормки - осень и весной; под весеннюю перепашку
под плуг
Озимые на зерно
25
весеннее боронование
Картофель столовый
40-60
под плуг
Картофель фуражный
60-100
под плуг
Сахарная свекла (фабричная)
50-60
осенью и весной, под весеннюю обработку
под плуг или дисковый лущильник
Кормовая и сахарная свекла на корм скоту
80-90
Кукуруза на зеленый корм и силос
60-80
Многолетние злаковые и бобово-злаковые травосмеси на сено и зеленый корм
60-80**
после укосов
боронование после укосов
Луга
50-60**
после укосов
боронование после укосов
Пастбища
50-60
по окончании вегетации, при удобрительных поливах, после стравливания
боронование в начале вегетации
Однолетние травы
30-40
осенью под зябь или весной под предпосевную обработку
под плуг, дисковый лущильник
Рожь на зеленый корм
35
под вспашку или предпосевную обработку
под плуг, дисковый лущильник, культиватор, весеннее боронование
Рожь на зеленый корм
25
зимой для подкормки

Особенности применения под культуры

Картофель

Основная статья: Выращивание картофеля

Под столовый картофель доза азота, вносимая с бесподстилочным навозом, должна быть не более 160-180 кг/га, вносится осенью. Под семенной картофель — 120-140 кг азота на 1 га, что составляет 3/4 потребности картофеля в азоте. Остальную часть вносят с минеральными удобрениями.

Под кормовой картофель с бесподстилочным навозом можно добавлять всю дозу азота, то есть 240-280 кг азота/га. Вносят осенью под зябь или весной под перепашку зяби. Применение высоких доз азота под картофель требует контроля за качеством клубней.

Сахарная и кормовая свёкла

Сахарная и кормовая свёкла отзываются на высокие дозы азота. Потребность в азоте за счет бесподстилочного навоза удовлетворяется на 50-70%, так как часть азота и калия при осеннем внесении на легких почвах может вымываться. Остальную часть азота вносят с минеральными удобрениями.

На черноземах дозы азота бесподстилочного навоза должны быть не более 300 кг/га. При этом контролируют качество корнеплодов, не допускать накопления нитратов в кормовой свекле, а также снижения накопления сахаров и накопления небелкового азота, снижающего выход сахара.

Кукуруза

Кукуруза на зеленый корм и силос характеризуется высокой потребностью в азоте, которая может быть полностью удовлетворена за счет бесподстилочного навоза. Вносят осенью перед вспашкой зяби или весной.

Многолетние травы

Многолетние злаковые травы хорошо отзываются на бесподстилочный навоз. Вносят до посева покровной культуры, ранней весной и летом после каждого укоса. Под первый укос первого года доза составляет 20 т/га, 80 кг/га азота. Травы хорошо используют последействие навоза, внесенного под покровную культуру.

Наибольший эффект достигается от сочетания бесподстилочного навоза и минеральных азотных удобрений. Под последующие укосы навоз вносят в течение 10 дней после предыдущего скашивания. Однако от внесения до использования травостоя необходимо выдерживать 20-25 дней во избежание накопления нитратов сверх допустимой нормы.

Под бобово-злаковые травосмеси дозу навоза сокращают в 2 раза, так как клевер и люцерна потребляют много фосфора и калия, а азотом обеспечивают себя сами за счет азотфиксации. Увлечение доз бесподстилочного навоза на травосмеси с люцерной или клевером приводит к их зарастанию сорняками и изреживанию.

Зерновые культуры

Озимые зерновые культуры потребность в азоте могут удовлетворять за счет бесподстилочного навоза на 50-75%, остальную часть — за счет минеральных азотных удобрений, с учетом дробного азотного питания в процессе вегетации. Бесподстилочный навоз вносят при подготовке почвы под посев озимых. Весной в период отрастания проводят подкормку бесподстилочным навозом или жидкой фракцией дождеванием.

Под яровые зерновые бесподстилочный навоз вносят осенью под зяблевую вспашку и ранней весной с заделкой при предпосевной обработке почвы. Дозу азота, как и для озимых, определяют методами диагностики азотного питания. Примерно 1/4 годовой дозы компенсируется минеральными азотными удобрениями.

Овощные культуры

Под овощные культуры в открытом грунте бесподстилочный навоз применяют только при основном внесении с заделкой плугом. В закрытом грунте — не используют.

Сенокосы и пастбища

Жидкие органические удобрения применяют несколько раз ранней весной и после каждого укоса или стравливания. Для этих целей применяют цистерны-разбрасыватели или дождевальные установки.

Полужидкий навоз на пастбищах вносят один раз в год весной, после подсыхания дернины с использованием цистерн-разбрасывателей. Часто внесение отрицательно сказывается на поедаемость корма, поэтому после стравливания лучше провести полив жидкой фракцией с помощью дождевальных установок, затем водой. Выдерживают санитарные сроки стравливания пастбищ — не менее 20-25 дней после полива.

На сенокосах и пастбищах сочетают внесение бесподстилочного навоза с минеральными удобрениями.

Применение повышенных доз азота на сенокосах и пастбищах требует усиленного агрохимического и санитарного контроля за качеством кормов, прежде всего за содержанием нитратов и калия.

[INSERT_ELEMENTOR id="4611"]

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.

Основы агрономии: учебное пособие/Ю.В. Евтефеев, Г.М. Казанцев. — М.: ФОРУМ, 2013. — 368 с.: ил.

Калий в жизни растений

Калий — химический элемент, наряду с азотом и фосфором является важнейшим элементом питания растений. Попытки заменить его близкими элементами (натрием, литием, рубидием) оказались безуспешными.

Впервые предположение о необходимости калия для растений были высказаны Сосюром в 1804 г. на основании химического анализа золы растений, в которой всегда присутствовал калий. Позже Либих сделал вывод о необходимости использования калийных удобрений. Первые экспериментальные подтверждения о необходимости калия растениям получены Сальм-Горстмаром в 1846 г.

Содержание калия в растительном организме

Калий в растениях сосредоточен главным образом в цитоплазме и вакуолях клеток в ионной форме. Не входит в состав органических соединений, но участвует в фотосинтезе. Примерно 80% калия находится в клеточном соке растений и может легко вымываться водой, например дождями и особенно из старых листьев, остальные 20% удерживаются в обменно-поглощенном состоянии коллоидами цитоплазмы. Он усиливает гидратацию коллоидов цитоплазмы, повышая водоудерживающую силу и засухоустойчивость растений. Около 1% необменно поглощается митохондриями.

В дневное время суток, калий, сохраняя подвижность, удерживается в клетках растений. Ночью, когда фотосинтез останавливается, часть калия может выделяться через корневую систему, но при появлении первых лучей Солнца, вновь поглощается растением.

В молодых органах растений содержат в 3-5 раз больше калия, чем в старых: его содержание выше в органах и тканях, где интенсивно протекают процессы обмена веществ и деления клеток. Поэтому калий также называют элементом молодости. Калий в больших количествах содержится в пыльце растений. Так, в золе пыльцы кукурузы содержится до 35,5% калия, тогда как на кальций, магний, серу и фосфор приходится в сумме 24,7%. Подвижность калия обусловливает его реутилизацию за счет перемещения из старых листьев в молодые. Поэтому его распределение в растениях характеризуется базипептальным градиентом концентрации, то есть его содержание в листьях и стебле в пересчете на единицу сухого вещества увеличивается снизу в верх.

В клеточном соке содержание калия значительно выше, чем других катионов, и в 100-1000 раз превышает концентрацию в почвенном растворе.

В отличие от азота и фосфора калий концентрируется в вегетативных органах, а не в репродуктивных. Так, в соломе злаков калия в 2 раза больше, а в стеблях кукурузы — в 5 раз, чем в зерне. Поэтому вынос калия с нетоварной частью урожая, обычно больше, чем с товарной, за исключением зернобобовых растений.

Содержание калия в растениях может меняться в зависимости от климатических условий, применяемой агротехники, плодородия почв.

В зерне зерновых культур содержится 15% от всего количества калия в урожае, в соломе — 85%. В клубнях картофеля — до 95%, в ботве — до 5% от общего выноса.

Таблица. Среднее содержание K2O в урожае некоторых сельскохозяйственных культур, % на абсолютно сухое вещество (по Петербургскому)

Культура
Продукция
K2O
Культура
Продукция
K2O
Озимые зерновыеЗерно
0,65
КартофельКлубни
2,40
Солома
1,10
Ботва
3,70
Яровые зерновыеЗерно
0,67
Капуста белокочаннаяКочаны
4,60
Солома
1,30
МорковьКорнеплоды
3,20
КукурузаЗерно
0,43
ОгурецПлоды
5,65
Стебли
1,93
ТоматПлоды
5,60
ГорохЗерно
1,46
ЛенСолома
1,10
Солома
0,60
ХлопчатникВолокно
1,00
Сахарная свеклаКорнеплоды
1,00
Клевер луговойСено
1,80
Ботва
3,00
ЛюцернаСено
1,80
Кормовая свеклаКорнеплоды
3,50
ВикаСено
1,20
Ботва
2,63
ТимофеевкаСено
2,42

Значение калия

Калий регулирует фотосинтез, увеличивает отток углеводов из пластинки листа в другие органы, участвует в синтезе сахаров и высокомолекулярных углеводов — крахмала, целлюлозы, пектиновых веществ, ксиланов.

Калий способствует накоплению моносахаридов в плодовых и овощных культурах, сахарозы в корнеплодах, крахмала в картофеле, утолщает стенки клеток соломины злаковых культур, повышает устойчивость к полеганию, у льна и конопли улучшает качество волокна.

Благодаря накоплению углеводов в клетках растений, калий усиливает осмотическое давление клеточного сока, тем самым повышая холодоустойчивость и морозостойкость растений.

Таблица. Влияние калия на содержание редуцирующих сахаров, сахарозы и крахмала в листьях и черешках томата, % (по Багаеву)

Показатель
Листья
Черешки
с калием
без калия
с калием
без калия
Редуцирующие сахара
2,34
2,01
1,56
1,00
Сахароза
1,20
0,35
0,00
0,00
Крахмал и декстрины
2,48
1,00
4,22
0,96

Накопление калия в хлоропластах и митохондриях способствует стабилизации их структуру и образованию АТФ. Он увеличивает гидрофильность коллоидов протоплазмы, при этом уменьшается транспирация, что способствует растениям лучше переносить кратковременные засухи.

Калий участвует в синтезе и обмене белков. При его недостатке синтез снижается с одновременным распадом старых молекул белков. В растениях накапливаются аминокислоты. Оптимизированное калийное питание приводит к повышению доли белка в растениях пшеницы. Усиливается синтез аспарагина и глютамина. Положительное действие калия на синтез белков связано с его влиянием на накопление и трансформацию углеводов (углеводы в процессе дыхания образуют кетокислоты, из которых синтезируются аминокислоты), а также с усилением ферментативной активности синтеза белка.

Калий катализирует синтез витаминов тиамина и рибофлавина, регулирует функционирование замыкающих клеток устьиц листьев.

Калий поглощается растениями в виде катиона и в этой форме остается в клетках и является основным противоионом отрицательно заряженных анионов клетки. Калий создает разность электрических потенциалов между клеткой и средой.

Участвуя в важнейших биохимических процессах, калий повышает устойчивость к различным заболеваниям в течение вегетации и в послеуборочный период, улучшает лежкость плодов и овощей.

Критический период в потреблении калия растениями приходится на первые 15 дней после появления всходов. Период максимального потребления, чаще всего, совпадает с периодом интенсивного прироста биологической массы. У некоторых культур, например, льна, поступление калия останавливается к фазе полного цветения или к цветению — началу молочной спелости, как у зерновых и зернобобовых. У других культур поступление более растянуто и происходит в течение всего вегетационного периода, как у картофеля, сахарной свеклы, капусты.

В районах, в которых действие калийных удобрений наиболее эффективно, их применение обеспечивает на каждый килограмм внесенного калия удобрений прибавку урожая: 2-3 кг зерна, 20-33 кг картофеля, 35-40 кг сахарной свеклы, 1-1,5 кг льноволокна, 20-33 кг сена сеяных трав и 8-18 кг сена луговых трав.

Недостаток калия

Недостаток калия приводит к снижению ферментативной активности, нарушению углеводного и белкового обмена, увеличению расхода углеводов на дыхание.

В результате уменьшается продуктивность растений и качество продукции. У зерновых формируется щуплое зерно, снижается всхожесть и жизнеспособность семян. Часто из-за уменьшения прочности соломины хлеба полегают. Снижается содержание крахмала в клубнях картофеля, сахарозы в корнеплодах сахарной свеклы, пектиновых веществ в плодах и ягодах, витаминов в продукции. Возрастает поражаемость болезнями. Падает лежкость при хранении.

Внешне калийное голодание проявляется на листьях нижнего яруса: преждевременно желтеют, начиная с краев; в дальнейшем края буреют, затем отмирают и разрушаются, из-за чего они выглядят, как обожженные. Это явление называется «краевой ожог». Дефицит калия приводит к снижению тургора, листья вянут и поникают. Чаще всего недостаток калия проявляется в период интенсивного роста (в середине вегетации), когда его содержание в клетках уменьшается в 3-5 раз от нормы.

Сильнее всего на недостаток калия реагируют калиелюбивые культуры.

Избыток калия также негативно отражается на росте и развитии. Проявляется в возникновении между жилками листьев бледных мозаичных пятен, со временем они буреют, а листья опадают.

Круговорот и баланс калия в земледелии

Круговорот калия в биоценозах протекает интенсивно. Содержание калия в биомассе биоценозов варьирует от 20 ка/га для пустынь до 2000 кг/га для дубрав.

Замкнутый цикл круговорота питательных веществ в естественных биоценозах за счет аккумулирующей деятельности растений приводит к накоплению калия в пределах корнеобитаемого слоя и постепенному обогащению этим элементом верхних горизонтов.

В агроценозах на круговорот и баланс калия влияет в основном хозяйственная деятельность: обеспеченность удобрениями, специализации хозяйств.

Валовые запасы калия в почвах в 5-50 раз превышают запасы азота и фосфора. Д.Н. Прянишников при оценке баланса калия в целом для страны допускал его дефицит 20-22 кг/га в год.

Основной расходной статьей баланса калия в земледелии является хозяйственный вынос с продукцией.

Ежегодно с урожаем растений может выносится от 40 до 310 кг/га калия. Эти показатели рассчитаны, в частности, для зерновых, на средние урожаи, с повышением продуктивности они, естественно, возрастут.

Для объективной оценки баланса калия необходимо учитывать распределение выноса между товарной и нетоварной частями продукции. Так, в зерне пшеницы содержится 15% калия от общего хозяйственного выноса, в соломе — 85%. Чем меньше содержится калия в товарной, отчуждаемой из хозяйства части урожая и больше в нетоварной, остающейся в поле или хозяйстве, в том числе в кормах, тем меньше калий отчуждается из внутрихозяйственного круговорота. Таким образом, специализация хозяйства определяет внутрихозяйственный баланс калия.

Часть калия может теряться из корнеобитаемого слоя почвы в результате инфильтрации: на легких почвах примерно 5%, на тяжелых — 2% от внесенного с удобрениями количества. На интенсивность вымывания влияют гранулометрический состав почвы, водный режим, дозы удобрений, биологические особенности культур.

Таблица. Содержание калия в урожае важнейших сельскохозяйственных культур1

Культуры
Сбор продукции, т/га
Общий вынос K2O, кг/га
товарной
побочной
Зерновые хлеба
2,0-2,5
4,0-6,0
45-77
Гречиха
2,0
6,0
150
Лен и конопля
1,0
4,5-6,5
50
Подсолнечник
1,8
7,5
360
Картофель
20,0
12,0
200
Сахарная свекла
30,0
20,0
175
Капуста
70,0
40,0
310
Зерновые бобовые
2,0
3,0
40
Клевер (сено)
6,0
-
90
Люцерна (сено)
10,0
-
До 150
Луговые травы (сено)
6,0
-
До 120
Тимофеевка (сено)
6,3
-
До 86

Часть калия может теряется за счет водной и ветровой эрозии. По усредненным данным, эта величина составляет 4-8 кг/га. Принято считать, что расходные статьи потерь от эрозии компенсируются поступлением с семенами (около 2 кг/га) и осадками (2-6 кг/га).

Некоторая часть обменного калия может переходить в почве в фиксированное (необменно-поглощенное) состояние, становясь недоступной для растений. В снабжении растений калием участвуют также подпахотные слои почвы, уменьшая тем самым расход калия пахотного слоя. Так, в опытах на дерново-подзолистых почвах подсолнечник и люпин в среднем примерно 32% калия от общего выноса потребляли из подпахотных горизонтов.

[INSERT_ELEMENTOR id="4022"]

Литература

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

Основы агрономии: учебное пособие/Ю.В. Евтефеев, Г.М. Казанцев. — М.: ФОРУМ, 2013. — 368 с.: ил.

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.

Фосфор в жизни растений

Фосфор — химический элемент, известен в нескольких модификациях: белый, красный, черный и металлических, представляющих собой твердые вещества, соответствующего цвета. Впервые выделен гамбургским аптекарем Геннингом Брандтом в 1669 г. из. Его роль в жизни растений впервые упоминается Дендональдом в 1795 г. Швейцарский естествоиспытатель Соссюр несколько позже обнаружил фосфат кальция в золе всех проанализированных им растений.

Содержание фосфора в растительном организме

Потребление фосфора растениями меньше, чем азота, на его долю приходится 0,2-1,0% массы сухого вещества. Распределение фосфора в растениях то же, что и азота: большего всего его накапливается в репродуктивных органах и органах, где интенсивно происходят процессы синтеза органических веществ. Азот и фосфор в растительных организмах характеризуются довольно устойчивым соотношением в урожае.

Соотношение азота и фосфора для зерна, корней, клубней, сена примерно составляет 1:0,3, тогда как между азотом и калием оно может варьировать от 1:0,6 до 1:1,4. В вегетационных опытах, меняя соотношение азота и фосфора в питательных средах, можно добиться различное соотношение этих элементов в растениях, однако в полевых условиях это соотношение стабильно благодаря свойству почвы регулировать питание растений.

Таблица. Среднее соотношение основных элементов питания в урожае растений, %1

Культура
N
P2O5
K2O
Озимая пшеница, зерно
100
32
60
Сахарная свекла, корни
100
29
106
Картофель, клубни
100
30
140
Клевер луговой, сено
100
31
901

Фосфор в растениях представлен в минеральном (5-15%) и органическом (85-95%) виде. Минеральные соединения фосфора — фосфаты калия, кальция, магния и аммония. Органические соединения: нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды и фосфатопротеиды, аденозинфосфаты, сахарофосфаты, фосфатиды, фитин.

Нуклеиновые кислоты — рибонуклеиновая (РНК) и дезоксирибонуклеиновая (ДНК) — высокомолекулярные соединения, имеющие форму спиральных нитей (25 А в диаметре) и состоящие из комбинаций нуклеотидов. В состав нуклеотидов входят азотистые основания, сахара и фосфорная кислота. Углеводный компонент РНК — рибоза, в ДНК — дезоксирибоза.

Соединяясь между собой в различных комбинациях, нуклеотиды образуют нуклеиновые кислоты. Одна молекула нуклеиновой кислоты может иметь тысячи комбинаций нуклеотидов, соединяющихся между собой кислотными остатками фосфорной кислоты. Комбинации нуклеотидов в нуклеиновых кислотах образуют своеобразный шифр, которым записываются наследственные свойства организма. Благодаря практически бесконечному количеству комбинаций нуклеотидов создается огромное разнообразие видов всех живых существ.

ДНК — молекула, хранящая всю информацию о генетических свойствах организма, РНК непосредственно участвует в синтезе белковых веществ. На долю фосфора в нуклеиновых кислотах приходится около 20%. Молекулы нуклеиновых кислот присутствуют во всех тканях и органах растений, в любой растительной клетке. В листьях и стеблях растений на долю нуклеиновых кислот приходится 0,1-1,0% сухой массы, в молодых листьях и в точках роста побегов — больше, в старых листьях и стеблях — меньше. Наибольшее содержание нуклеиновых кислот в пыльце, зародыше семян, кончиках корней.

Нуклеиновые кислоты могут образовывать комплексы с белками — нуклеинопротеиды, входящие в состав клеточных ядер.

Фосфор участвует в энергетическом обмене растительных клеток за счет аденозинфосфатов, способные при гидролизе выделять энергию. По количеству остатков фосфорной кислоты различают аденозинмонофосфат (АМФ), аденозиндифосфат (АДФ) и аденозинтрифосфат (АТФ). Молекула АТФ состоит из пуринового основания (аденина), сахара (рибозы) и трех остатков ортофосфорной кислоты:

Аденозинтрифосфорная кислота АТФ

Энергоемкие фосфатные макроэргические связи (волнистая линия) содержат 50280 Дж энергии, а при их разрыве выделяется 31 425 Дж. При этом теряется один кислотный остаток фосфорной кислоты, а АТФ переходит в АДФ. АДФ также может участвовать в этой схеме с образованием АМФ.

Аденозинфосфатные соединения в растительной клетке являются аккумулятором энергии, которая расходуется во многих жизненно важных процессах клетки, например, биосинтезе белков, жиров, углеводов, аминокислот и других соединений. Образование АТФ в растениях происходит благодаря процессам дыхания. Кроме аденозинфосфатных соединения известны другие макроэргические соединения, включающие в состав фосфор.

Фосфатиды, или фосфолипиды, также содержатся в любой растительной клетке. Представляют собой сложные эфиры глицерина, высокомолекулярных жирных кислот и фосфорной кислоты. Входят в состав фосфолипидных мембран, регулируют проницаемость клеточных органелл и плазмалеммы. Так, в цитоплазме растительных клеток содержится лецитин — фосфатид — жироподобное вещество, производное диглицеридфосфорной кислоты.

В тканях растений присутствуют сахарофосфаты, или фосфорные эфиры сахаров. Известно свыше десяти подобных соединений. Участвуют в дыхании растений, превращении простых углеводов в сложные в процессе фотосинтеза, и взаимных трансформациях. Фосфорилирование — реакция образования сахарофосфатов. Содержание сахарофосфатов в растениях в зависимости от возраста, условий питания составляет от 0,1 до 1,0% сухой массы.

Фитин — кальциево-магниевая соль инозитфосфорной кислоты. По содержанию в растениях фитин среди остальных фосфорорганических соединений занимает первое место.

Таблица. Формы фосфорнокислых соединений в растениях, % P2O5 к сухому веществу2

Культура
Общее содержание фосфора
В том числе органический фосфор
Минеральный фосфор
В % от общего фосфора
лецитин
фитин
нуклеопротеиды
прочие
всего
органический
минеральный
Пшеница, зерно
0,860
0,032
0,609
0,130
-
0,771
0,089
89,6
10,4
Клевер, сено
0,554
0,050
0,300
0,050
0,084
0,484
0,070
87,0
13,0

Фитин содержится в молодых органах и тканях растений, больше всего в семенах. Например, в семенах бобовых и масличных культур на его долю приходится 1-2% сухой массы, в семенах злаков — 0,5-1,0%. В семенах фитин является запасом фосфора для прорастания и появления молодых всходов.

Большая часть в растениях концентрируется в репродуктивных органах и молодых растущих частях. Фосфор ускоряет образование корневой системы. Максимум потребления фосфора приходится на первые фазы роста и развития. В дальнейшем легко реутилизируется, то есть передвигается из старых тканей в молодые и используется повторно.

Значение фосфора

Фосфор способствует:

  • экономичному расходованию влаги растениями;
  • повышению засухоустойчивости;
  • улучшению углеводного обмена, что способствует повышению сахаристости свеклы и крахмалистости картофеля);
  • увеличению содержания сахаров в узлах кущения озимых культур и тканях многолетних трав, что повышает морозоустойчивость и зимостойкость;
  • устойчивости к полеганию хлебных злаков;
  • устойчивости к болезням;
  • процессам оплодотворения цветов, образованию завязей, формированию и дозреванию плодов.

У прядильных культур образуется длинное тонкое и крепкое волокло.

Избыток фосфора приводит к преждевременному развитию и раннему плодоношению, снижая тем самым урожайность.

Недостаток фосфора вызывает замедление роста и развития растений, снижается синтез белка и сахаров, листья формируются мелкие и узкие, задерживаются цветение и созревание плодов. Нижние листья становятся темно-зеленой окраски с красно-фиолетовым, лиловым, синеватым или бронзовым оттенком, края загибаются кверху.

Между азотным и фосфорным питанием растений имеется взаимосвязь: недостаток фосфора замедляет синтез белков в тканях, при этом повышается содержание нитратов. Чаще это проявляется при несбалансированном питании растений, то есть завышенных дозах азота.

Растения наиболее чувствительны к дефициту фосфора в молодом возрасте, когда слаборазвитая корневая система не обладает достаточной поглощающей способностью. Дефицит в этот период не может быть восполнен в последующем, даже при оптимальном фосфорном питании.

Максимальное поглощение фосфора происходит на период интенсивного роста вегетативной массы.

Источники фосфорного питания растений

В природных условиях источником фосфорного питания растений являются соли ортофосфорной кислоты — фосфаты, а также после гидролиза пиро-, поли- и метафосфаты. Последние в почве отсутствуют, но могут входить в состав сложных удобрений.

Ортофосфорная кислота при гидролизе диссоциирует на анионы Н2РО4, НРО42- и РО43-. Согласно расчетам Б.П. Никольского, в условиях слабокислой реакции почвы, наиболее распространенным и доступным является Н2РО4, в меньшей степени — НРО42-, РО43- практически не участвует в питании большинства растений, за исключением люпина и гречиха, в меньшей степени горчицы, гороха, донника, эспарцета и конопли.

Все встречающиеся в почве соли ортофосфорной кислоты и одновалентных катионов (NН4+, Na+, К+) хорошо растворимы в воде. Растворимы также однозамещенные соли двухвалентных катионов кальция Са(Н2РO4)2 и магния Мg(Н2РO4)2]. Двузамещенные соли кальция СаНРO4 и магния МgНРO4 плохо растворимы в воде, но растворимы в слабых кислотах, в том числе в кислых корневых выделениях и органических кислотах, образующихся в процессе жизнедеятельности микроорганизмов. Поэтому дигидроортофосфаты (однозамещенные) и гидроортофосфаты (двузамещенные) являются источником фосфора для растений.

Таблица. Соотношение недиссоциированных молекул H3PO4 и её анионов при различных значениях рН среды, %3

Кислота, анион
рН
5
6
7
8
H3PO4
0,10
0,01
-
-
H2PO4-
97,99
83,68
33,90
4,88
HPO42-
1,91
16,32
66,10
95,12
PO43-
-
-
-
0,01

Трехзамещенные фосфаты (ортофосфаты) двухвалентных катионов нерастворимы в воде и недоступны для большинства. Однако свежеосажденные трехзамещенный фосфат кальция, образующийся из одно- и двузамещенных фосфатов в процессе химического поглощения почвой, в аморфном состоянии немного лучше поглощается растениями. По мере старения, эти аморфные трифосфаты переходят в кристаллические формы и теряют доступность для растений.

Трехвалентные катионы ортофосфорной кислоты [АlРO4, Аl(ОН)3РO4, FеРO4, Fе2(OН)3РO4 и др.] не доступны растениям, составляют большую часть минеральных фосфатов кислых почв.

В качестве источника фосфорного питания растений является фосфаты в обменно-поглощенном (адсорбированном) почвенными коллоидами состоянии. Эти анионы вытесняются анионами минеральных и органических кислот (лимонной, яблочной, щавелевой). В почве в системе твердая фаза—раствор анионы содержатся в достаточном количестве.  В процессе дыхания корни выделяют углекислый газ, который при растворении подкисляет реакцию и образуют гидрокарбонат-ионы. Последние вытесняют адсорбированный фосфор в раствор из ППК.

Экспериментально подтверждено, что обменно-поглощенные анионы фосфорной кислоты по доступности для растений приближаются к водорастворимым фосфатам. Однако количество последних в почве мало, поэтому адсорбированные фосфаты имеют большое значение в балансе фосфорного питания растений.

Некоторые растения обладают способностью усваивать фосфат-ион органических соединений, например, фитина и глицерофосфатов, благодаря корневым выделениям, содержащим фермент фосфатазу. Под действием фосфатазы отщепляется анион фосфорной кислоты от органических соединений и поглощается растением. К таким растениям относятся горох, кукуруза, бобы. Фосфатазная активность возрастает в условиях дефицита фосфора.

В процессе филогенеза растения приспособились к питанию из растворов с очень низкими концентрациями. В исследованиях М.К. Домонтовича все опытные растения (овес, кукуруза, пшеница, горох, горчица и гречиха) могли поглощать фосфор из растворов с концентрациями от 0,01 до 0,03 мг Р2O5 на 1 л. Принято считать, оптимальной концентрацию фосфора для питания растений — 1 мг/л.

Поглощенный корнями фосфор быстро включается в синтез сложных органических соединений уже непосредственно в корнях. В опытах с тыквой, 30% меченого фосфора 32Р через 30 с после поглощения обнаруживалось в составе органических соединений, через 3-5 мин — 70% поглощенного фосфора. В первую очередь фосфор расходуется на синтеза нуклеотидов. Для транспортировки фосфора к другим частям растения, фосфор вновь трансформируется в минеральные соединения.

Круговорот и баланс фосфора в земледелии

В естественных биоценозах Фосфор не имеет источников пополнения запасов в почве, в то же время, его естественные запасы в почвах значительны. Согласно данным А.В. Соколова, в метровом слое почвы содержится от 10 до 35 т/га различных соединений фосфора. Благодаря тому, что корни многих полевых культур проникают на глубину от 0,9 до 2,8 м, а многолетних трав — до 3-5 м, то подвижные формы могут использоваться растениями. Экспериментально подтверждено потребление Р2O5 растениями подпахотных горизонтов, доля которого может составлять до 30% от общего выноса с урожаем.

Вынос фосфора с сельскохозяйственной продукцией в среднем составляет 25-40 кг/га в год. Таким образом, естественные запасы в почве значительно превосходят вынос.

В естественных биоценозах с характерным для них замкнутым циклом биогенных элементов происходит медленное накапливание фосфора в верхних слоях почв за счет его перераспределения от жизнедеятельности растений.

Таблица. Содержание валового фосфора и органических фосфатов в различных почвах, мг/100 г (по обобщенным данным Гинзбурга)

Дерново-среднеподзолистые суглинистые почвы
Серые лесные суглинистые почвы
Горизонт
Фосфор валовой
Фосфор органический
Горизонт
Фосфор валовой
Фосфор органический
A1
159,7
70,6
Aпах
156,3
59,8
A2
83,7
26,8
A2
125,5
29,2
A2B
78,6
23,3
A2B
104,1
27,7
B
107,5
13,4
B
108,6
16,5
C
100,9
8,6
C
110,5
5,7

Особенностью круговорота фосфора в агроценозах является то, что большая его часть концентрируется в урожае, например, в зерне сосредоточено до 2/3 от всего поглощенного растениями фосфора, оставшаяся  1/3 в нетоварной части — соломе. Учитывая, что лишь небольшая часть зерна остается в хозяйстве, отчуждение фосфора из хозяйств получается значительным. Кроме того, фосфор содержится и в животноводческой продукции, что также следует учитывать во внешнехозяйственном балансе.

В агроценозах круговорот фосфора относительно проще, чем круговорот азота.

Потери фосфора могут быть связаны с эрозией почв в виде потерь твердой части с ветровой эрозией и стока — с водной. В среднем потери могут составлять до 11 кг/га в год. На почвах среднего и тяжелого гранулометрического состава инфильтрация как правило не превышает 1 кг/га в год, на легких и торфяных — до 3-5 кг/га.

Незначительное количество фосфора поступает в почву с семенами растений, атмосферными осадками и пылью.

По этим причинам  компенсация расходных статей баланса фосфора в земледелии возможно путем применения органических и минеральных удобрений.

В 70-80-е годы в СССР складывался положительный баланс фосфора: во многих регионах произошло увеличение его содержания в почве. Так, в Центральном районе Нечерноземной зоны количество подвижных фосфатов в почве увеличилось с 5,3 до 12,5 мг/100 г, в Московской области — с 6,4 до 20,6 мг/100 г.

Таблица. Содержание фосфора в урожае4

Культура
Вид товарной продукции
Вынос P2O5 на 100 кг товарного урожая с соответствующим количеством нетоварной части, кг
Озимая рожь, овес, ячмень
Зерно
1,0
Яровая пшеница
Зерно
1,0 - 1,2
Кукуруза
Зерно
0,7 - 0,9
Горох
Зерно
1,5
Подсолнечник
Семена
2,6
Лен-долгунец
Волокно
До 2,6
Конопля
Волокно
До 6,2
Томаты
Плоды
До 0,11
Сахарная свекла
Корнеплоды
До 0,18
Картофель
Клубни
До 0,15
Клевер луговой
Сено
До 0,55
[INSERT_ELEMENTOR id="4022"]

Литература

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

Основы агрономии: учебное пособие/Ю.В. Евтефеев, Г.М. Казанцев. — М.: ФОРУМ, 2013. — 368 с.: ил.

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.

Азот в жизни растений

Азот — химический элемент, инертный газ без цвета и запаха, открыт французским химиком Лавуазье во второй половине XVIII в., является основным компонентом атмосферного воздуха (78,08%). Название означает «нежизненный», так как не поддерживающий горение и дыхание. Однако, дальнейшие исследования показали огромную роль азота в жизни растений и всего органического мира.

Азот входит в состав:

  • белков, пептидов и аминокислот, которые являются составной частью протоплазмы и ядра растительных клеток;
  • нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) — носителей наследственных свойств живых организмов и участвующих в обмене веществ;
  • молекул хлорофилла;
  • ферментов;
  • фосфатидов;
  • гормонов;
  • большинство витаминов.

Азотное питание растений

Все ферменты — белковые вещества, поэтому при недостаточном снабжении растений азотом синтех ферментов замедляется, что приводит к нарушениям в процессах биосинтеза, обмена веществ, в итоге, к снижению урожая.

Регулирование азотного питания растений, можно влиять на урожайность сельскохозяйственных культур с учетом других факторов жизни. Максимальный урожай достигается при достаточном обеспечении растений всеми условиями их роста. Академик Д.Н. Прянишников писал, что вся история земледелия в Западной Европе говорит о том, что главным условием, определяющим среднюю высоту урожаев в разные эпохи, была степень обеспеченности сельскохозяйственных растений азотом.

Оптимальное азотное питание способствует синтезу белковых веществ, растения образуют мощные стебли и листья с интенсивной зеленой окраской. Мощный ассимиляционный аппарат позволяет накапливать большее количество продуктов фотосинтеза, повышая урожайность и, как правило, его качество.

Одностороннее избыточное питание азотом, особенно во второй половине вегетационного периода, приводит к задержке созревания растений; образуется большая вегетативная масса, урожай репродуктивных органов но не успевает сформироваться.

Недостаток азота приводит к сильному замедлению роста растений. Прежде всего сказывается на развитии вегетативной массы: листья становятся мелкими, светло-зелеными, раньше желтеют, стебли тонкие, слабо ветвятся. Снижается формирование репродуктивных органов, урожай резко снижается. Азотное голодание у злаковых культур  приводит к ослаблению кущения, уменьшается количество зерен в колосе, снижается белковость зерна.

Содержание азота в растениях

По химическому составу, на долю азота в растениях приходится 0,5-5,0% воздушно-сухой массы, основное количество приходится на семенах. Содержание белка четко коррелирует с количеством азота в растениях. В вегетативных органах содержание азота ниже: в соломе бобовых 1,0-1,4%, в соломе злаковых 0,45-0,65%. Еще меньше азота накапливается в корне-, клубнеплодах и овощных культурах: картофель (клубни) 0,32%, сахарная свекла (корни) 0,24%, капуста 0,33% сырого вещества.

Содержание азота в растениях зависит от возраста, почвенно-климатических условий, питательного режима, в частности обеспеченности питательными элементами.

Таблица. Содержание белка и азота в семенах различных культур, %1

Культура
Белок
Азот
Соя
29
5,8
Горох
20
4,5
Пшеница
14
2,5
Рис
7
1,2

Содержание азота в молодых вегетативных органах выше. По мере старения азотистые вещества мигрируют в появляющиеся листья и побеги.

Таблица. Содержание азота в вегетативной массе зерновых культур по фазам развития, % на воздушно-сухое вещество2

Культура
Фаза развития
кущение
трубкование
колошение
цветение
Озимая пшеница
5,0-5,4
3,0-4,5
2,1-2,5
2,0-2,4
Яровая пшеница
4,5-5,5
3,0-4,4
2,5-3,0
1,8-2,5
Овес
5,5-5,9
2,9-3,9
2,2
1,3-1,7

Поступление и трансформация азота в белковые вещества

Темпы накопления органических веществ растениями опережают поступление азота и других питательных веществ. Происходит «ростовое разбавление» содержания питательных элементов. При созревании отмечается выраженное передвижение азота в репродуктивные органы, где они накапливаются в виде запасных белков.

В основном азот поступает в растения в нитратной и аммонийно форме, но также способны усваивать некоторые растворимые органические соединения, например, мочевину, аминокислоты, аспарагин.

Из поступающих из почвы в растения соединений азота только аммиак непосредственно используется для синтеза аминокислот. Нитраты и нитриты включаются в синтез аминокислот только после восстановления в тканях растений. 

Редукция нитратов до аммиака начинается уже в корнях с помощью флавиновых металлоферментов:

Превращение азота в растениях

При избытке, часть нитратов поступает в неизменном видо в листья, где восстанавливается по той же схеме.

Образование аминокислот (аминирование) происходит в результате взаимодействия аммиака с кетокислотами: пировиноградной, щавелевоуксусной, кетоглутаровой и др., образующиеся в процессе окисления углеводов. Аминирование регулируется ферментами. Так, при взаимодействии пировиноградной кислоты с аммиаком образуется аланин:

Аналогично взаимодействие аммиака с щавелевоуксусной кислотой приводит к образованию аспарагиновой кислоты (СООН-СН2-СНNН2-СООН), с кетоглутаровой кислотой — глутаминовая кислота (СООН-СН2-СН2-СНNН2-СООН).

В аминокислоты азот входит в виде аминогруппы (—NH2). Процессы образования аминокислот происходит в корнях и в надземной части растений.

Опыты с использованием меченых атомов показывают, что уже через несколько минут после подкормки растений аммиачными удобрениями, в тканях могут обнаруживаться аминокислоты, синтезированные из внесенного в подкормку аммиака. При этом первой образующеся аминокислотой является аланин, затем аспарагиновая и глутаминовая кислоты.

Нитратный азот может накапливаться в растениях в больших количествах, без причинения им вреда. Аммиак в свободном виде в тканях содержится в незначительных количествах. Его накопление, особенно при недостатке углеводов, приводит к аммиачному отравлению растений.

Однако растения имеют способность связывать избыток свободного аммиака: его часть вступает во взаимодействие с синтезированными аспарагиновой и глутаминовой аминокислотами, образуя соответствующие амиды — аспарагин и глутамин:

Образование аспарагина
Образование глутамина

Образование аспарагина и глутамина позволяет растениям защитить себя от аммиачного отравления и создать резерв аммиака, кроме того, амиды участвуют в синтезе белков.

В 1937 г. биохимиками А.Е. Браунштейном и М.Г. Крицманом была открыта реакция переаминирования, заключающаяся в переносе аминогруппы с аминокислоты на кетокислоту с образованием других амино- и кетокислот. Реакция катализируется ферментами трансаминазами или аминоферазами.

Так, присоединение к пировиноградной кислоте аминной группы от глутаминовой кислоты, приводит к образованию аланина и кетоглутаровой кислоты:

Благодаря переаминированию синтезируется значительное число аминокислот. В растениях наиболее легко переаминируются глутаминовая и аспарагиновая кислоты.

Аминокислоты являются составными частями полипептидов и белков. В построении белковых молекул участвуют 20 аминокислот, аспарагин и глутамин в различных соотношениях и пространственной ориентации, что обуславливает огромное разнообразие белков. В настоящее время известно более 90 аминокислот, около 70 из них присутствуют в растениях в свободном виде и не входят в состав белков.

Растения синтезируют аминокислоты, которые не могут образовываться в организме человека и высших животных, но являются незаменимыми для их жизни. К ним относятся: лизин, гистидин, фенилаланин, триптофан, валин, лейцин, изолейцин, треонин и метионин.

На долю небелкового органического азота в растениях приходится 20-26% от общего количества. В неблагоприятных условиях, например, при дефиците калия или недостаточном освещении, количество небелковых азотистых соединений возрастает.

В тканях растений белки находятся в динамичном равновесии с небелковыми азотистыми соединениями. Одновременно с синтезом белков и аминокислот протекает процесс их распада: отщепление аминогруппы от аминокислоты с образованием кетокислот и аммиака. Этот процес называется дезаминированием. Высвобождающаяся кетокислота используется растениями для синтеза углеводов, жиров и иных веществ; аммиак повторно вступает в реакцию аминирования других кетокислот, образуя новые аминокислоты, при его избытке — аспарагин и глутамин.

Таким образом, весь цикл превращений азотистых соединений в растениях начинается (аминирование) и заканчивается (дезаминирование) аммиаком.

 «Аммиак есть альфа и омега в обмене азотистых веществ у растений».

Д.Н. Прянишников

За все время вегетации растения синтезируется большое количество белковых соединений, причем в разные периоды роста обмен азотистых веществ происходит по-разному. 

При прорастании семян, клубней, луковиц наблюдается распад запасных белков. Продукты распада расходуются на синтез аминокислот, амидов и белков в тканях проростков до выхода их на поверхность почвы. В Затем, по мере формирования корневой системы и листового аппарата, синтез белков протекает за счет минерального азота, поглощаемого из почвы.

В молодых растениях преобладает синтез белков. В процессе старения растений начинает преобладать распад белков. Продукты распада из стареющих органов мигрируют в молодые, интенсивно растущие органы, где используются для синтеза новых белков в точках роста. По мере созревания растений и формирования репродуктивных органов, белковых веществ распадаются в вегетативных частей, продукты распада перемещаются в репродуктивные органы, где используются для образования запасных белков. К этому моменту поступление азота в растения из почвы существенно замедляется или полностью прекращается.

Особенности аммонийного и нитратного питания растений

В конце XIX в. в агрономической науке ведущую роль занимала теория нитратного питания растений, роль аммиака как источника минерального питания отрицалась.

Причинами этому послужили:

  • опыты в водных культурах: отмечалось хорошее развитие растений на фоне нитратных солей, на фоне аммонийных солей развитие было плохим;
  • открытие процесса нитрификации в почве; что стало основанием считать: при внесении в почву аммонийных удобрений они переходят в нитратную форму, которая усваивается растениями;
  • внесение чилийской селитры (NaNO3) заметно повышало урожайность культур.

Однако в конце века П.С. Коссович в опытах со стерильными культурами показал, что растения могут также усваивать аммиачный азот без окисления в нитратную форму. К такому же выводы пришел и французский исследователь Мазе в 1900 г. После этого были изучены условия и особенности питания аммонийными и нитратными формами азота. Фундаментальные исследования по этому вопросу провел Д.Н. Прянишников. Он показал, что эффективность использования различных форм азота зависит от реакция среды: в нейтральной реакции лучше поглощается аммонийный азот, при кислой — нитратный.

В начальные фазы роста существенное значение имеют биологические особенности. При прорастании семян с небольшим запасом углеводов, например, у сахарной свеклы, а, следовательно, органических кетокислот, избыточное поступление аммония в растения оказывает негативное действие. Аммонийный азот не успевает использоваться для синтеза аминокислот, накапливается в тканях растения и вызывает их отравление. В данном случае используют нитратные формы азотных удобрений, так как они также накапливаться в тканях растений, но не причиняют вреда. Семена и посевной материал с большим запасом углеводов, например, картофель, используют аммонийный азот для синтеза аминокислот без ограничений. Поэтому для таких культур аммонийная и нитратная формы в начальные стадии роста равноценны.

На поглощение нитратного и аммонийного азота влияет обеспеченность другими элементами питания. Повышенное содержание в почве калия, кальция и магния способствует поглощению аммония. При нитратном питании значение имеет обеспеченность растений фосфором и молибденом. Дефицит молибдена приводит к задержке восстановления нитратов до аммиака и способствует накоплению нитратов в тканях растений.

Учитывая, что аммонийная форма азота при поступлении в растения может сразу использоваться для синтеза аминокислот, тогда как нитратная только после восстановления до аммиака, аммоний более энергетически экономной формой.

Круговорот и баланс азота в земледелии

Минеральные соединения азота в почве подвижны. Их запас и трансформация являются результатом многочисленных, часто взаимозависимых физических, физико-химических и биологических процессов круговорота азота.

В целинных почвах естественных биоценозов протекает замкнутый цикл круговорота азота и других биогенных элементов. Он включает приходные статьи:

  • поступление азота с растительным опадом и остатками корней;
  • экскрементами и останками животных;
  • биологическую фиксацию атмосферного азота микроорганизмами;
  • поступление с атмосферными осадками (образование NO3 и NН4+ под действием грозовых разрядов и промышленные выбросы).

Расходные статьи:

  • потребление азота растениями;
  • инфильтрация;
  • денитрификция;
  • потери от водной и ветровой эрозии;
  • иммобилизация азота — превращения минерального азота в органический, (в этом случае азот не теряется, а переходит в недоступную для растений форму).

Соотношение приходных и расходных частей в круговороте азота составляет баланс этого элемента. В случае превышения расхода над накоплением он отрицательный, при превышении поступления над расходом — положительный, при равенстве частей баланса — уравновешенный, или нулевой.

Для природных биоценозов обычно характерен уравновешенный баланс азота и других биогенных элементов. Потери от вымывания и денитрификации компенсируются его поступлением с осадками и биологической азотфиксацией.

В результате распашки почв азотный режим претерпевает изменения: расходные части баланса резко возрастают. Большое количество азота отчуждается с сельскохозяйственной продукцией. Интенсивная обработка почвы приводит к усилению минерализации органического вещества, увеличению потерь за счет инфильтрации, денитрификации и эрозии.

В условиях достаточного и избыточного увлажнения, орошения, особенно на легких почвах, увеличивается расход нитратов на вымывание вместе из корнеобитаемого слоя в дренажные воды. Суглинистые и глинистые почвы, богатые гумусом, лучше удерживают воду, поэтому вымывание нитратов незначительное — до 3-5 кг/га нитратного азота в год. На легких по гранулометрическому составу, особенно в паровом поле, потери нитратного азота от вымывания достигают 20-30 кг/га в год.

Потери газообразных форм азота от денитрификации составляют также имеют существенное значение. Процесс денитрификации протекает в анаэробных условиях. Логично предположить, что распашка устраняет эти условия, однако, разрыхленная почва состоит из отдельных структурных агрегатов (комков) разного размера. Внутри каждого почвенного агрегата создаются анаэробные условия, и тем интенсивнее, чем больше непоглощенных растениями нитратов накапливается.

[INSERT_ELEMENTOR id="4022"]

Литература

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

Способы и сроки внесения удобрений

Критический и максимальный период

Критический период — период вегетации растений, при котором недостаток какого-либо элемента наиболее отрицательно влияет на рост, при этом последующая оптимизация питания не исправляет полностью это влияние. Критический период в питании азотом и фосфором для большинства культур приходится на 10-15 дней после всходов. Недостаток калия в первые фазы развития растений снижает урожай, но улучшение питания калием в последующие фазы позволяет исправить отрицательное влияние.

Недостаток в азоте и фосфоре часто проявляется ранней весной, когда пониженная температура почвы снижает активность микроорганизмов, минерализующих органическое вещество почвы.

Максимальный период — период в питании растений, при котором среднесуточное потребление элементов питания максимально. Чаще всего максимум приходится на период наибольшего прироста сухого вещества.

Способы внесения удобрений

Различают три основных способа внесения удобрений:

  • основное (допосевное);
  • припосевное (рядковое), или припосадочное;
  • послепосевное (подкормка).

Основой для расчета норм удобрений под сельскохозяйственные культуры служат физиологические потребности растений в элементах питания. В поглощении элементов питания выделяют критический и максимальный периоды.

Создать оптимальный режим питания растений в процессе вегетации с учетом реализации потенциальной продуктивности растения по количеству и качеству урожая возможно при рациональном сочетании всех приемов внесения удобрений.

В условиях недостаточного увлажнения и засушливого климата дробление общей дозы на основное удобрение и подкормки, чаще всего, агрономически и экономически нецелесообразно.

По способу заделки удобрений различают:

  • разбросной;
  • локальный — в рядки, гнезда или лунки;
  • локально-ленточный.

Для растворимых и поглощаемых почвой удобрений эффективными способами внесения являются локальный и локально-ленточный. Основное удобрение под культуры рядового способа посева можно вносить локально-ленточным способом специальными приспособлениями к плугам и культиваторам-плоскорезам. При локальном внесении питательные вещества меньше фиксируются почвой и более доступны растениям, повышая коэффициент их использования.

Таблица. Влияние способов внесения удобрений на потребление основных элементов питания яровой пшеницей, в % от массы абсолютно сухого вещества (по данным Ю.В. Евтефеева, 1971)

Вариант опыта
Фазы развития
кущение
трубкование
колошение
молочная спелость
восковая спелость зерна
N
Р2O5
K2O
N
Р2O5
K2O
N
Р2O5
K2O
N
Р2O5
K2O
N
Р2O5
K2O
Контроль (без основного удобрения)
без рядкового удобрения
3,43*
0,43
2,1
2,29
0,51
4,14
2,20
0,47
3,57
1,29
0,43
0,66
2,01
0,65
0,59
P10 в рядки при посеве
3,68
0,49
2,52
2,22
0,45
3,85
2,59
0,57
3,99
1,60
0,43
0,62
2,06
0,60
0,49
N60P60K60 разбросным способом под зябь
без рядкового удобрения
3,69*
0,77
3,04
2,27
0,51
4,99
2,40
0,67
4,04
1,49
0,37
0,59
2,09
0,47
0,52
P10 в рядки при посеве
3,86
0,69
3,77
2,35
0,45
5,11
2,23
0,65
3,87
1,46
0,39
0,59
2,05
0,61
0,48
N60P60K60 локально-ленточным способом под зябь
без рядкового удобрения
3.78*
0,73
4,45
2,96
0,72
5,02
2,51
0,89
3,75
1,54
0,47
0,66
2,07
0,65
0,5
P10 в рядки при посеве
4,08
0,85
3,26
2,00
0,55
5,02
2,60
0,51
3,78
1,45
0,44
0,65
2,21
0,72
0,51

Поглощение питательных веществ яровой пшеницей увеличивается при локально-ленточном способе внесения основного удобрения по сравнению с разбросным. При этом урожайность зерна пшеницы повышается на 0,05-0,11 т/га.

Органические удобрения заделывают в более глубокий слой почвы, особенно на легких. В условиях влажного климата на тяжелых почвах более предпочтительна мелкая заделка для ускорения минерализации. Совместно с органическими вносят минеральные удобрения, прежде всего азотные, для уменьшения расход азота из гумуса почвы.

Таблица. Влияние способов внесения удобрений на урожайность яровой пшеницы, 1969-1970 гг. (по данным Ю.В. Евтефеева, 1971)

Варианты опыта
Урожайность, т/га
Прибавки, т/га
1969
1970
1969
1970
Контроль (зябь без удобрений)
1,64
1,47
-
-
Р10 в рядки при посеве
1,9
-
0,26
-
N60P60K60 разбросным способом под зябь
2
1,89
0,36
0,42
N60P60K60 локально-ленточным способом под зябь
2,05
2,00
0,41
0,53
N60P60K60 локально-ленточным способом под зябь + P10 в рядки при посеве
2,09
-
0,04
-
НСР0,05
0,05
0,08

Основное (допосевное) удобрение

Основное, или допосевное, удобрение предназначено для удовлетворения потребности растений в питательных элементах после всходов до конца вегетации. Для большинства культур в условиях достаточного увлажнения или орошаемого земледелия на долю основного удобрения приходится 60-90% от общей дозы, в условиях недостаточного увлажнения — 90-100%.

Основное внесение органических и фосфорнокалийных удобрений обычно проводят осенью, азотных — весной под предпосевную обработку почв в зонах достаточного увлажнения или с другими — осенью под основную обработку в зонах недостаточного увлажнения с заделкой орудиями вразброс или локально. Эффективность глубокой заделки удобрений до посева возрастает с увеличением дефицита влажности почвы и засушливости климата.

Основное (допосевное) удобрение заделывается плугом при вспашке зяби. До посева любой культуры и в процессе вегетации растения должны обеспечиваться в каждый период определенным количеством питательных веществ. Это достигается за счет мобилизации естественного плодородия почвы, или внесением удобрений.

Важное значение имеет правильное соотношение питательных элементов, нарушение которого затрудняет использование элементов растением. Так, недостаток фосфора вызывает избыточное накопление в растениях нитратного азота. Совместное внесение фосфорных и азотных удобрений нормализует содержание нитратного азота в растениях. Оптимальное соотношение питательных элементов влияет на их поступление в растение, на направленность процессов синтеза органических соединений, на рост и формирование урожая и качества продукции.

Еще Ю. Либих отмечал, что удобрения действуют наиболее благоприятно в том случае, если при их посредстве в почве устанавливается правильное соотношение питательных веществ. На это указывал и Д.Н. Прянишников, который писал, что действие фосфорнокислых удобрений находится в зависимости от обеспеченности растений другими элементами, в первую очередь азотом.

До посева обычно вносится большая часть от общей дозы удобрений, предусмотренной под культуру.

Сроки внесения основного удобрения и способ заделки определяются климатическими условиями зоны, свойствами почвы и удобрений, биологическими особенностями культур. Так, в лесостепи европейской части России, где лучшие условия увлажнения, в основном внесении используется 60-70% от общей дозы удобрений, остальная часть вносится в рядки при посеве и в подкормку. Под пропашные культуры в этой зоне глубокая осенняя запашка удобрений имеет преимущество перед весенней заделкой при культивации зяби.

В зоне дерново-подзолистых почв при достаточном увлажнении и при орошении, система удобрения культур состоит из трех приемов: основного, припосевного и подкормок. В этой зоне до посева вносится примерно 50% от всей нормы.

В зоне достаточного увлажнения, на тяжелых заплывающихся почвах перепашку зяби обычно проводят весной. Это делают при подготовке почвы под пропашные культуры с хорошо развитой корневой системой. В этом случае удобрения вносят весной под перепашку зяби. В этих условиях отмечается высокая эффективность удобрений при весеннем внесении до посева с последующей заделкой культиватором.

Заделка культиватором удобрений, внесенных до посева, допустима также в лесостепи под озимые хлеба. Здесь при уборке поздних парозанимающих культур и при недостатке влаги во избежание иссушения ограничиваются поверхностной предпосевной обработкой почвы, например, дискованием, культивацией, глубоким лущением. В этом случае удобрения, предназначенные для основного приема, вносятся после уборки предшественников озимых.

Выбор оптимальных сроков внесения определяется свойствами почвы, прежде всего гранулометрическим составом. Так, на легких почвах и при достаточном увлажнении большая часть питательных веществ, особенно азота, будет мигрировать по профилю почвы за пределы корнеобитаемого слоя. Поэтому заделку, прежде всего азотных удобрений, проводят весной.

При определении срока внесения и способа заделки удобрений также исходят из свойств самих удобрений. Фосфорные удобрения хорошо поглощаются почвой в местах внесения, фосфор мало мигрирует по профилю почвы, быстро фиксируется за счет химического поглощения, особенно на почвах с высокой емкостью поглощения и степенью насыщенности основаниями. Опасность вымывания фосфора на таких почвах почти отсутствует. Хорошо удерживается почвой калий, за исключением легких почв с малой емкостью поглощения. Наиболее подвижны азотные удобрения.

Почти во всех земледельческих районах России отмечается эффект от внесения фосфорных, часто калийных удобрений с осени с последующей заделкой плугом при вспашке зяби. Азотные удобрения в районах достаточного увлажнения, прежде всего на легких почвах, вносят весной с последующей заделкой плугом при перепашке зяби или культиватором. Под озимые зерновые часть азотных удобрений вносят до посева для создания оптимальных условий развития в осенний период.

При внесении азотных удобрений учитывают особенности культур. Так, под пропашные с хорошо развитой корневой системой лучший эффект достигается от глубокой заделки удобрений. Учитывают также форму. Так, аммиачные формы азотных удобрений вносят и с осени, так как аммоний хорошо удерживается почвой. Нитратный азот не адсорбируется почвой, поэтому передвигается вместе с почвенным раствором. Поэтому внесение нитратных форм азотных удобрений осенью при достаточном увлажнении, прежде всего легких почвах приводит к значительным потерям азота.

Калийные удобрения часто содержат большое количество балластных элементов, поэтому внесение хлорсодержащих удобрений под культуру, отрицательно реагирующую на хлор, приводит к снижению урожая и ухудшению качества продукции. При необходимости внесения хлорсодержащих калийных удобрений, их вносят осенью под зяблевую вспашку. При этом хлор плохо адсорбирующийся почвой вымываться в нижележащие слои и не оказывает отрицательного действия на урожай. Особенно недопустимо внесение хлорсодержащих калийных удобрений под хлорофобные культуры в процессе вегетации.

Эффективным является локальное внесение основного удобрения — лентами, шнуром на дно борозды. При таких способах удобрения не перемешиваются с почвой, находятся ближе к питающей части корневой системы и используются растениями более эффективно. Повышение эффективности от ленточного внесения удобрений связано с локализацией фосфорных удобрений. При этом способе у фосфорных удобрений контакт с почвой меньше, в результате чего водорастворимые фосфаты кальция меньше переходят в труднорастворимые формы и полнее усваиваются растениями.

Локальное внесение основного минерального удобрения оказывает положительное действие на рост и физиологическое состояние листьев, обусловливает повышенную водоудерживающую способность, повышает продуктивность фотосинтеза.

Преимуществом локального способа внесения удобрений является более высокий по сравнению с внесением вразброс коэффициент использования удобрений. Дозу удобрений при локальном внесении можно сократить на 30-50% по сравнению с разбросным способом.

Таблица. Сравнительная оценка способов внесения удобрений1

Культура
Урожай, ц/га
Прибавка от локализации, ц/га
без удобрений
при внесении удобрений
вразброс
локально
Черноземы
Озимые
28,4
38,5
42,2
3,7
Яровые
26,6
30,9
34,7
3,8
Свекла
331
386
410
24
Подсолнечник
21,3
24,4
25,6
1,2
Дерново-подзолистые суглинистые почвы
Озимые
27,9
37,6
40,0
2,4
Яровые
20,6
34,2
38,1
3,9
Картофель
159
220
236
16
Дерново-подзолистые супесчаные и песчаные почвы
Озимые
15,8
24,2
27,3
3,1
Яровые
15,2
22,1
25,2
3,1
Картофель
137
206
217
11

Более перспективным является двухслойное локальное внесение удобрений до посева сельскохозяйственных культур.

Двухслойное локальное внесение обеспечивает интенсивное поступление питательных веществ в процессе всей вегетации, что повышает эффективность этого приема как перед разбросным, так и локальным внесением удобрений в один слой.

Разбросное внесение менее эффективно, но применяется в нашей стране десятки лет. Основное удобрение вносят разбросными туковыми сеялками, разбрасывателями минеральных удобрений и авиационными разбрасывателями.

В зависимости от природно-экономических условий основное (допосевное) удобрение вносят ежегодно под каждую культуру, иногда, например, под яровые зерновые с подсевом многолетних трав — сразу под покровную культуру вносят общую дозу фосфора, иногда совместно с калием, для нее и возделываемых трав одного или двух лет. Такой прием называют периодическим, или запасным, внесением. К этому приему относятся фосфоритование почв, внесение органических удобрений или специальное внесение под одну однолетнюю культуру дозы, рассчитанной на три культуры сразу.

Многочисленные опыты сравнения эквивалентных доз в различных почвенно-климатических зонах свидетельствуют о том, что периодическое (1 раз в 3 года) внесения фосфорных удобрений под однолетние культуры, как правило, эффективнее, чем ежегодное. Под многолетними кормовыми и плодово-ягодными культурами этот прием еще более эффективен.

Таблица. Эффективность двухслойного локального внесения минеральных удобренийТаблица. Сравнительная оценка способов внесения удобрений2

Культура
Урожаи без удобрения, ц/га
Прибавка, ц/га от удобрений, внесенных
вразброс
локально в 1 слой
локально в 2 слоя
Картофель
117
42
66
90
Кукуруза
327
3,8
7,1
10,8
Озимая рожь
12,5
4,3
6,2
9,2
Озимая пшеница
12,7
7,1
11,9
14,2
Ячмень
11,5
7,9
9,8
12,8
Овес
12,2
7,8
10,7
12,7
Сахарная свекла
393
112
143
198
Капуста
370
107
190
241
Огурцы
313
-
103
158

При внесении основного удобрения в расчетных нормах под зерновые культуры эффективность рядкового способа внесения снижается. Так, на выщелоченном черноземе опытного поля Алтайского аграрного университета рядковое внесение гранулированного суперфосфата в дозе 10 кг/га на фоне основного удобрения N60P60K60 не обеспечило значимой прибавки.

Припосевное (рядковое) или припосадочное удобрение

Припосевное (рядковое) или припосадочное удобрение предназначено для удовлетворения потребностей растений в элементах питания в период от прорастания до появления полных всходов. Как правило, оно не превышает 2-10% от общей дозы. Чаще используются водорастворимые фосфорные, реже фосфорно-азотные или фосфорно-азотно-калийные удобрения.

Это локальный наиболее эффективный способ внесения одновременно с посевом семян в виде строчки (ленты) под ними или сбоку на расстоянии 2-3 см. Его также называют первым обязательным приемом внесения удобрений под всеми культурами во всех почвенно-климатических зонах. Дозы удобрений при любом способе внесения, прежде всего при рядковом, должны быть оптимальными, так как повышенная концентрация почвенного раствора и осмотическое давление может привести к изреживанию, а при избытке к гибели посевов и снижению общей продуктивности.

Основная задача припосевного внесения удобрений — улучшение корневого питания в первый период жизни растений. Этот прием был разработан в России А.Е. Зайкевичем в 1880 г. Впервые удобрения стали вносить в рядки при выращивании сахарной свеклы; позднее стали применять суперфосфат при посеве зерновых и других культур. В настоящее время существуют специальные комбинированные сеялки для одновременного высева семян и удобрений. В этом приеме удобрение может вносится непосредственно в лунки при посадке картофеля или рассады. При таком способе вносятся небольшие дозы удобрений.

Таблица. Оптимальные и максимальные дозы (кг/га д.в.) и состав припосевного удобрения основных культур в Нечерноземной зоне3

Культура
Оптимальные дозы
Максимальные дозы
Зерновые колосовые
Р10
P20, N10P20
Зернобобовые
Р10, N10P10
P20, N15P15
Травы
Р10, N10P10
P15, N10P15
Кукуруза
Р7, N3P7
P10, N5P10
Картофель
Р20, N20P20
P30, N30P30
Свекла (все виды)
N10P10K10
N15P15K15
Лен
Р10
Р15
Овощи
P10, N10P10, N10P10K10
P15, N15P15, N15P15K15

При внесении удобрений комбинированной сеялкой семена отделяются от удобрений прослойкой почвы. При прорастании семена и молодые проростки, очень чувствительные к повышенной концентрации солей, не соприкасаются с удобрениями. Эта чувствительность обычно более высокая у мелкосемянных растений.

Обеспечение растений элементами питания в первый период жизни имеет значение для последующего развития. В молодом возрасте растения особенно чувствительны к недостатку питательных элементов. Рядковое или гнездовое внесение небольших доз удобрений при посеве создает благоприятные условия питания молодых растений, благодаря чему они быстрее развиваются и легче переносят неблагоприятные условия.

Благоприятные условия питания в начале роста позволяют молодым растениям за более короткий срок развить мощную корневую систему, что дает в дальнейшем возможность лучше использовать питательные элементы почвы и основного удобрения.

Отмечается повышенная потребность растений в фосфорных удобрения в начальный период вегетации, что связано с участием фосфора в процессах синтеза и гидролиза углеводов. Расщепление запасных полисахаридов на моносахариды происходит за счет фосфоролиза. Фосфорные удобрения, внесенные в рядки вместе с семенами, способствуют экономному расходованию пластических веществ семени вследствие более медленного гидролиза крахмала и пониженной активности окислительных ферментов. При появлении у растений ассимиляционного аппарата фосфор приводит к усиленному гидролизу крахмала семени, который более эффективно расходуется на процессы роста.

Под влиянием азота усиливается гидролиз крахмала, интенсивность дыхания и активность окислительных ферментов, что приводит к преждевременному расходу пластических веществ семени. Для устранения отрицательное влияние азота на процессы превращения веществ в семени до образования фотосинтезирующего аппарата, необходима некоторая изоляция азота удобрений от семени. Рассчитывать на устойчивое положительное действие рядкового внесения азотных удобрений близко к семенам можно только в отношении некислых почв, насыщенных кальцием, достаточно обеспеченных доступным для растения фосфором и нуждающихся в азоте, а также в отношении растений, имеющих семена с большими запасами углеводов (пшеница, овес, ячмень).

От внесения азота в питательный раствор значительно возрастает содержание фосфора в азотистых фракциях фосфорорганических соединений, прежде всего во фракции нуклеопротеидов — веществ, играющих роль в процессе дифференциации меристематических тканей, то есть, пути эффективного воздействия удобрений на формообразовательные процессы в растениях.

Нарушение оптимального соотношения азота и фосфора в начале роста приводит к нарушению синтеза аминокислот, нуклеопротеидов, которые определяют первоначальный рост растений. Поэтому предлагается на почвах, бедных азотом, совместно с фосфорным удобрением вносить при посеве небольшие дозы азота. На малоплодородных почвах при недостаточном содержании азота рекомендуется вносить в рядки при посеве помимо фосфорно-калийных удобрений и азотные в дозе 5-10 кг/га азота.

В качестве припосевного удобрения рекомендуется аммофос, нитрофоска. Высокая эффективность припосевного удобрения подтверждается многочисленными данными, полученными в различных районах России и за рубежом. Отмечается также высокая окупаемость удобрений, внесенных в рядки при посеве.

Состав удобрений рядкового внесения и их эффективность определяются биологическими особенностями культур, агрохимическими свойствами и плодородием почвы, свойствами и формами удобрений, предварительной удобренностью полей. Отмечается высокое действие гранулированного суперфосфата, внесенного в ряды при посеве. Это объясняется повышенной потребностью культур в фосфоре в начале вегетации и, благодаря грануляции и местному внесению, процессы ретроградации фосфорной кислоты суперфосфата протекают медленнее вследствие меньшего контакта с почвенным поглощающим комплексом. Благодаря водорастворимой форме Р2О5 в суперфосфате и близкому расположению к корневой системе она активно используется растениями. Коэффициент использования Р2О5 суперфосфата при локальном внесении в 2-3 раза выше, чем при разбросном внесении. Фосфор улучшает развитие корневой системы, тем самым повышает устойчивость растений к засухе и другим неблагоприятным условиям.

Таблица. Сравнительная эффективность гранулированного суперфосфата при внесении в рядки и вразброс под культиваторТаблица. Сравнительная оценка способов внесения удобрений4

Культура
Доза P2O5, кг/га
Прибавка урожая, ц/га, при внесении гранулированного суперфосфата
Прибавка урожая зерна, в кг на 1 кг P2O5, при внесении
под культиватор
в рядки
под культиватор
в рядки
под культиватор
в рядки
Озимые
22
15
2,6
3,1
11
21
Яровые
24
15
2,5
2,8
10
28

Припосевное (рядковое) удобрение при посеве зерновых, в лунки (гнезда) при посадке овощных культур вносится локальным способом, что повышает коэффициент использования питательных веществ. Дозы рядкового удобрения — по 5-10 кг азота, фосфора, калия на 1 га.

При рядковом удобрении наиболее эффективны фосфорные удобрения — гранулированный суперфосфат, аммофос. На почвах с низким содержанием доступного фосфора рядковое удобрение суперфосфатом проводят в дозе 10 кг д.в./га, что обеспечивает прибавку урожая зерна яровой пшеницы на 0,26 т/га.

Послепосевное удобрение (подкормка)

Послепосевное удобрение, или подкормка, используется для получения высокого урожая и улучшения его качества. Прием позволяет усилить питание растений в определенные периоды развития, дополняет или улучшает действие основного удобрения. Сочетание этих приемов позволяет обеспечить оптимальное питание растений в процессе вегетации. На долю подкормки приходится 20-30% от общей дозы.

Подкормки проводят поверхностно, с заделкой в почву, вразброс и локально, сухими и жидкими удобрениями, корневые и некорневые. Подкормки азотными удобрениями, обязательны для озимых зерновых и многолетних злаковых трав.

Особенно важны подкормки на почвах легкого гранулометрического состава, в районах достаточного увлажнения. Так, при возделывании озимых зерновых и пропашных культур на дерново-подзолистой почве и в северной лесостепи эффективны подкормки на супесчаных почвах с малой емкостью поглощения, требующих дробного внесения удобрений. Внесение полной нормы удобрений в этих районах в основном приеме приводит к большим потерям питательных веществ за счет вымывания из корнеобитаемого слоя, снижая эффективность удобрений и усиливая негативное воздействие на окружающую среду.

Иногда складываются условия подкормки пропашных культур в районах недостаточного увлажнения: при достаточном увлажнении почвы в период весенне-летней вегетации и недостаточном внесении удобрений в основном приеме. Подкормка может проводиться поверхностно на почву, в почву во время вегетации растений и некорневая, при которой раствор удобрения наносится непосредственно на вегетирующие части растений.

Поверхностные подкормки применяется преимущественно для культур сплошного сева. Так, эффективным приемом для озимой пшеницы является ранняя весенняя подкормка. Удобрения вносятся туковысевающими машинами — наземным способом или специально приспособленными для этого самолетами и вертолетами.

Широкое распространение получила подкормка пропашных культур, таких, как сахарная свекла, хлопчатник, кукуруза, картофель. Удобрения вносятся растение-питателями или специальными приспособлениями к орудиям междурядной обработки.

На эффективность подкормки влияют природные условия; увлажнение в период вегетации; плодородие почвы и гранулометрический состав; биологические особенности культур; свойства удобрений; условия агротехники.

Эффективность подкормки зависит от вида и форм удобрений. Фосфорные удобрения полной нормой чаще вносятся в основном приеме до посева, которые в результате химического закрепления, практически не теряются из почвы. Также не наблюдается значительных потерь калия при использовании калийных удобрений в основном внесении, за исключением легких почв и достаточного увлажнения. Поэтому большая часть дозы этих удобрений вносится до посева.

Наиболее подвижные — азотные удобрения, так как все формы азота при хорошем увлажнении и оптимальной температуре в результате нитрификации переходят в нитратную форму, которая не связывается почвой и мигрирует по профилю вместе с влагой. Поэтому внесение полной нормы азотных удобрений до посева в зимний период может приводит к значительным потерям азота с талыми водами.

Подкормка озимых хлебов и пропашных культур проводится прежде всего азотными удобрениями в нитратных формах, которые быстро передвигаются с влагой почвы и достигают активной поглощающей части корневой системы.

Многие культуры по своим биологическим особенностям не переносят повышенную концентрацию солей, прежде всего в начале вегетации. Поэтому внесение повышенных доз минеральных удобрений до посева может отрицательно сказываться на начальное развитие, а в последующие периоды требуется повышенное количество питательных веществ. Поэтому подкормки позволяют регулировать питание растений по фазам роста.

Действие подкормки определяется применением комплекса приемов агротехники. Так, при орошении зерновых культур подкормки являются приемом повышения урожая и улучшения качества зерна. В районах старого поливного земледелия при возделывании хлопчатника внесение полной дозы азота до посева всегда приводит к меньшим результатам, чем внесение в несколько приемов. Это объясняется тем, что при поливе азотные удобрения мигрируют с поливными водами по профилю почвы, а весной с восходящими токами воды они поднимаются на поверхность и концентрируются в верхних слоях, где почти отсутствует корневая система.

Поздние некорневые подкормки культур проводятся растворами удобрения. Наибольшее практическое значение имеет поздняя подкормка для повышения белковости зерна и улучшения других показателей качества пшеницы.

Лучшим удобрением для некорневой подкормки пшеницы является мочевина, которая, попадая на листовую поверхность, непосредственно используется пшеницей для синтеза белков, что объясняет положительный эффект некорневой подкормки пшеницы мочевиной в период колошения и цветения. К началу молочной спелости зерно содержит до 40-50% азота от всего количества азота при полной спелости зерна, к началу восковой — до 80%, остальная часть азота поступает в зерно в восковую спелость. Внесение азотных удобрений в период молочной спелости повышает содержание азота в зерне и увеличивает урожай.

Положительное действие мочевины объясняется тем, что она является источником азотного питания и физиологически активным веществом, активизирует процессы азотного обмена, в частности образования сульфгидрильных групп аминокислот метионина, цистеина и трипептида глютатиона. Аминокислоты, содержащие SH-группы, участвуют в процессах обмена веществ, роста и закладки репродуктивных органов. Действие мочевины сказывается и на водном режиме растений: поздняя азотная подкормка повышает гидратацию коллоидов вследствие увеличения общего количества азота, водорастворимых и неэкстрагируемых белков. Увеличивается также количество прочносвязанной воды и повышается водоудерживающая способность листьев.

Механизм поглощения минеральных веществ листьями аналогичен механизму поглощения корнями. Первым этапом поглощения ионов из раствора является обменная адсорбция — процесс протекает на поглощающей поверхности очень быстро. У корней и листьев поглощение солей из раствора зависит от pH среды, концентрации раствора, состава соли, длительности соприкосновения раствора с поглощающей поверхностью, а также возраста поглощающего органа.

У растения существует взаимосвязь между всеми жизненно важными процессами, в том числе между корневым и некорневым питанием. Поэтому некорневая подкормка повышает при определенных условиях эффективность удобрений, внесенных в почву, и эффективность использования почвенного плодородия. Связывающим звеном в данном случае является фотосинтез.

Некорневые подкормки, повышая интенсивность фотосинтеза, обеспечивают приток в корни органических веществ и энергетического материала, что приводит к усилению дыхания, быстрому росту корней, увеличению их поглощающей поверхности, что в свою очередь приводит к усиленному поглощению минеральных веществ. С другой стороны, поступление в листья питательных элементов влечет связывание и задержку продуктов фотосинтеза на месте их образования, что должно оказывать отрицательное влияние на деятельность корней и привести к уменьшению урожая. Отрицательное действие некорневой подкормки на продуктивность растений обычно отмечается при её применении в первой половине вегетации, когда преобладают синтетические процессы. Положительный эффект, особенно на качество урожая, оказывается, когда подкормка проводится после цветения, в период преобладания процессов гидролиза.

Наличие в растениях после цветения повышенного количества сахаров позволяет более интенсивно усваивать азот, внесенный на листья, без ущерба поглощения азота корнями. Учитывая, что к этому периоду поглотительная деятельность корней снижается, конкуренция за сахара как продукт фотосинтеза между листьями и корнями проявляется слабее. Азот, поступивший через листья, хорошо распределяется по всему растению. Нормальное распределение фосфора между частями растения возможно при его поступлении через корни.

Азотная подкормка пшеницы в фазе колошения и цветения является дополнительным приемом в системе удобрения, но не исключает основного внесения, позднеосенней и ранневесенней подкормок.

Повышение урожая от некорневой подкормки озимой пшеницы мочевиной происходит за счет увеличения абсолютной массы натуры зерна. Некорневая подкормка обеспечивает повышение урожая зерновых культур на 1,5-3 ц/га. Некорневая подкормка пшеницы мочевиной в фазы колошения, цветения и начала молочной спелости повышает белковость зерна на 1,5-2%. При некорневой подкормке сахарной свеклы до её уборки фосфорно-калийным удобрением урожай повышался на 10%, сахаристость — на 1%.

Некорневую подкормку озимой пшеницы раствором мочевины проводят с помощью авиации. Концентрацию раствора при этом можно доводить до 30%. Раствор суперфосфата в соотношении 1:4, с концентрацией Р2О5 около 5%, готовят за 1-2 суток из-за медленного растворения, с периодическим взбалтыванием. Калийные соли хорошо растворимы в воде, поэтому их растворы можно готовить накануне опрыскивания. Концентрация раствора хлористого калия 3%, или 25-30 кг хлористого калия на 800 л воды. При опрыскивании с самолета высота полета должна быть примерно 5 м. Производительность самолета АН-2 8-10 га в летный час или 50-70 га за рабочий день, расход раствора 800 л/га.

Послепосевное удобрение эффективно в условиях:

  1. Ранней весенней подкормки озимых культур и многолетних трав азотными удобрениями в дозе 30 кг д.в./га. Для подкормки применяют аммиачную селитру, сульфат аммония, мочевину.
  2. Подкормка пропашных культур азотными и калийными удобрениями на легких почвах в условиях достаточного увлажнения и при орошении. Доза удобрений в подкормку N — 30-40 кг/га, К2O — 30 кг/га.
  3. При высоких расчетных нормах удобрений под культуры, чувствительные к повышенной концентрации солей в почвенном растворе.
  4. На долголетних культурных сенокосах и пастбищах. При высоких расчетных нормах удобрений и внесении их в один прием возрастает содержание азота и калия в пастбищном корме, что приводит к заболеванию животных. Поэтому расчетную норму делят на несколько доз и проводят дробное внесение после очередного скашивания или цикла выпаса скота.
  5. Некорневая подкормка азотными удобрениями озимой и яровой пшеницы по результатам растительной диагностики в период колошения — молочной спелости для повышения содержания белка и качества клейковины в зерне.

Литература

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

Основы агрономии: учебное пособие/Ю.В. Евтефеев, Г.М. Казанцев. — М.: ФОРУМ, 2013. — 368 с.: ил.

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.

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.

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.

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.

Эффективность удобрений от агротехнических факторов

Способы внесения удобрений

Задача приемов внесения удобрений — обеспечить оптимальные условия питания растений в течение вегетации. При выборе приемов внесения необходимо учитывать потребность культуры в питательных элементах по фазам роста и возможность размещения их в зоне наибольшего соприкосновения с корневой системой. На выбор приемов внесения удобрений влияют свойства удобрений, их подвижность, особенности взаимодействия с почвенным поглощающим комплексом, наличие в удобрении примесей и отношение к ним сельскохозяйственных культур. От приема внесения и способа заделки удобрений зависит их размещение в пахотном слое.

Таблица. Распределение удобрений (%) при заделке разными орудиями по жнивью зерновых культур1

Орудие и глубина (см) обработки почвы
Суперфосфат
Калийная соль
Слой почвы, см
0-5
5-10
10-20
20-30
0-5
5-10
10-20
20-30
Плуг с предплужником, 20
17
21
62
-
18
30
52
-
Плуг без предплужника, 20
48
30
22
-
42
33
25
-
Плуг с предплужником, 30
15
18
37
30
18
19
32
31
Плуг без предплужника, 30
43
27
24
6
46
20
27
7
Тяжелая дисковая борона в два следа, 20
17
39
44
-
16
32
52
-
Культиватор с универсальными лапами, 20
38
38
24
-
38
31
31
-
Культиватор с пружинными лапами
24
33
43
-
39
29
32
-

При заделке бороной 75-98% внесенных удобрений располагаются в верхнем слое почвы на глубине до 3 см. Такой прием может быть эффективен в районе достаточного увлажнения или при орошении на легких почвах, а также при поверхностной подкормке культур сплошного сева, например, озимой пшеницы, растворимыми и подвижными азотными удобрениями. В степных районах при недостаточном и неустойчивом увлажнении этот прием заделки малоэффективен.

При заделке удобрений плугом с предплужником большая часть удобрений заделывается в нижние слои почвы, где они хорошо действуют и используются растениями при достаточном развитии корневой системы. Однако в начале вегетации культура может испытывать недостаток питательных веществ. Поэтому в этом случае возникает необходимость в дополнительном внесении удобрений, обеспечивающих питание растений в первые фазы роста.

При разбросном внесении удобрений по поверхности поля заделка различными почвообрабатывающими орудиями осуществляется неудовлетворительно и не соответствует потребностям сельскохозяйственных культур. При обработке даже одним и тем же орудием распределение удобрений, внесенных разбросным способом по профилю почвы, зависит от их физических свойств.

Таблица. Размещение удобрений (в %) в пахотном слое почвы в зависимости от способа заделки2

Глубина пахотного слоя, см
Способ заделки
легкой бороной
тяжелой бороной
тяжелым культиватором
плугом
плугом с предплужником
0-3
98
75
55
11
3
3-6
2
22
21
12
4
6-9
-
3
23
16
12
9-12
-
-
1
16
14
12-15
-
-
-
23
20
15-20
-
-
-
22
47

Наибольший эффект под всеми культурами достигается при локальном внесении удобрений на заданную глубину, которая обычно составляет не менее 8-10 см для тяжелых и 12-15 см для легких по гранулометрическому составу почв. Согласно обобщенным ВИУА за более чем 20 лет данным, урожаи всех культур от локализации равных доз удобрений возрастают в среднем на 0,5-1,0 т/га зерн. ед. по сравнению с разбросным внесением, причем более значительно под интенсивными сортами культур. При локализации питательные вещества удобрений более полно используются растениями, снижаются их потери, дозы удобрений при этом можно уменьшить на 30-50% по сравнению с разбросным внесением, повысив таким образом удобряемую площадь и эффективность в 2 раза.

Эффективность удобрений возрастает с глубиной заделки, с уменьшением влагообеспеченности посевов. При одной и той же влагообеспеченности зависит от подвижности видов и форм удобрений. Глубина заделки важна для органических и фосфорных, меньше — для калийных, азотных и микроудобрений.

При достаточном количестве атмосферных осадков эффективность органических, фосфорных и калийных удобрений, прежде всего на дерново-подзолистых почвах, возрастает с увеличением глубины заделки в пределах окультуренного пахотного слоя. При более глубокой обработке таких почв эффективность снижается, так как они разбавляются большим объемом бедной питательными элементами почвы с неудовлетворительными агрохимическими и физическими свойствами.

Эффективность удобрений зависит от времени основной обработки почвы, особенно для азотных удобрений. Например, при поздней зяблевой обработке минерализация корневых и пожнивных остатков из-за короткого периода минимальная, поэтому на таком фоне возрастает эффективность азотных удобрений.

Посадка

Сроки и способы посева (посадки), качество посевного (посадочного) материала влияют на эффективность удобрений. На окультуренных плодородных почвах потери урожая при запаздывании с посевом на 1 день составляют 0,10-0,15 т/га. Сроки посева прежде всего важны в южных районах страны: при оптимальных сроках повышается устойчивость культур к засухе, суховеям, а также к ранним осенним и поздним весенним заморозкам. В Нечерноземной зоне опоздание с посевом на 10 и более дней для большинства культур приводит к снижению урожаев, особенно при недостатке влаги в период вегетации.

Эффект от удобрений зависит от нормы высева семян и густоты стояния растений, то есть от площади питания каждого растения. Оптимальные нормы высева семян и густоты стояния растений приводятся в справочниках и зависят от окультуренности почв. В пределах одного вида растений на одной и той же почве эти нормы колеблются в зависимости от сортов, устойчивости к полеганию и качества посевного материала. Переход от высококлассных семян элитных сортов к менее качественным снижает эффективность удобрений.

Качественное и своевременное проведение работ до посева, при посеве, в период вегетации и уборки урожаев повышает эффективность удобрений. Создание за счет удобрений и мелиорантов оптимальных условий питания растений повышает их устойчивость к неблагоприятным факторам, в частности, к болезням, вредителям и сорным растениям. Так, минеральные удобрения повышают устойчивость ячменя к шведской мухе, озимой пшеницы к шведской и гессенской мухам, всех зерновых культур, особенно фосфорные, к корневым гнилям и бурой ржавчине. В то же время азотные удобрения, особенно при их избытке, могут снижать устойчивость культур к болезням и вредителям.

Взаимное влияние средств защиты растений и удобрений

Удобрения в оптимальных дозах и соотношениях уменьшают активность снежной плесени в посевах озимых культур и одновременно повышают конкурентные способности культур сплошного посева, особенно озимых, по отношению к сорным растениям. Минеральные удобрения отдельно и в сочетании с органическими повышают устойчивость картофеля к фитофторозу, ризоктониозу и парше обыкновенной. Последняя хотя и появляется чаще при известковании почв, может подавляться борными удобрениями. Удобрения не заменяют защиту растений биологическими, химическими и агротехническими средствами.

Засоренность посевов снижает урожайность возделываемых культур вследствие конкуренции сорняков за условия питания. Сорные растения из-за различной и большей, чем у культурных растений, потребностью в питательных элементах изменяют популяции преобладающих видов при удобрении посевов. Поэтому преобладание того или иного вида и форм удобрений позволяет прогнозировать преобладающие виды сорняков и корректировать систему мер борьбы с ними.

Таким образом уничтожение сорной растительности доступными методами косвенно влияет на эффективность удобрений.

Под предпосевную обработку возможно совместное внесение удобрений и гербицидов корневого действия. Обработку гербицидами также совмещают с подкормками озимых зерновых и многолетних трав азотными удобрениями, а также с некорневыми подкормками азотными и микроудобрениями в сочетании с фунгицидами, инсектицидами и регуляторами роста растений.

В серии полевых опытов с кукурузой на дерново-подзолистых и серых лесных почвах, обобщенных на кафедре агрохимии МСХА, сорняки снижали эффективность удобрений в посевах в 5 раз, гербициды повышали эффективность удобрений более чем в 4 раза по сравнению с засоренными посевами, но были менее эффективны, чем ручная прополка посевов.

Гербициды оказывают угнетающее действие и на защищаемую культуру, однако вред от сорняков более значителен, поэтому химическая прополка очень эффективна.

Оптимизация доз и соотношений удобрений под конкретную культуру повышает конкурентную способность к сорнякам, к применяемым гербицидам и другим неблагоприятным факторам среды. Так, при комплексном воздействии доз удобрений (N43P33K74 и N86P66K148), симазина (до всходов) и 2,4-Д (по всходам) на серой лесной почве урожай зеленой массы кукурузы (за 100% принят урожай без удобрений с однократной ручной прополкой) составил: в удобренных вариантах без гербицидов — общий 83% и 115%, в том числе початков молочно-восковой спелости 105% и 151%; то же + одна ручная прополка 131% и 124%, в том числе початков 170% и 186%; удобрения + симазин 131% и 151%, 221% и 232%; то же + 2,4-Д 160% и 164%, 307% и 230%. Наиболее эффективной оказалась первая доза удобрений в сочетании с симазином до всходов (2 кг/га) и бутиловым эфиром 2,4-Д по всходам (0,6 кг/га). Общая масса при этом возросла в 1,6 раза, початков — в 3 раза по сравнению с вариантом без гербицидов.

Здоровое, не поврежденное вредителями или другими факторами среды растение лучше реагирует на улучшение условий питания. Так, согласно данным Ротамстедской опытной станции, урожай зерна яровой пшеницы, поврежденной нематодами и грибными заболеваниями, при N75 составил 1,45 т/га, а при обработке почвы формалином увеличился до 3,75 т/га. Применение N225 без формалина обеспечило урожай 2,93 т/га, а в сочетании с ним — 4,49 т/га.

Севооборот

Эффективность удобрений зависит от вида и урожайности предшественников удобряемых культур, от состава и схемы чередования культур во времени и пространстве, то есть от севооборота. Многие культуры обладают способностью усваивать питательные вещества из труднодоступных соединений: бобовые культуры за счет азотфиксации могут обеспечить собственные потребности в азоте на 50-97%, люпины, гречиха, горчица обладают способностью усваивать фосфор труднодоступных фосфатов почв и удобрений.

После минерализации корневых и пожнивных остатков этих культур содержащиеся в них питательные элементы становятся доступными для последующих культур, не обладающих подобными биологическими особенностями. Это одна из причин лучшего усвоения питательных элементов и большей эффективности последних в севооборотах по сравнению с бессменными посевами. Плодосменный севооборот является одним из способов увеличения круговорота питательных веществ на конкретной территории и повышения продуктивности возделываемых культур.

Другой причиной повышения эффективности удобрений под культурами в севооборотах является улучшение фитосанитарной состояния посевов. В севообороте создаются лучшие условия для борьбы с сорняками, болезнями и вредителями растений.

Согласно данным 86-летнего опыта кафедры земледелия МСХА, обобщенным А.А. Алферовым за 1978-1998 гг., о средних урожаях культур при разном удобрении в севообороте и в бессменных посевах на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве, средняя урожайность озимой ржи при бессменном возделывании и в севообороте составила: без удобрений 1,29 и 2,51 т/га, при применении минеральных удобрений 2,33 и 2,97 т/га, при сочетании минеральных удобрений с навозом на фоне извести 2,68 и 3,25 т/га. Таким образом, удобрительная ценность севооборота снижается при применении минеральных удобрений, но и фитосанитарная роль постоянно обеспечивает более высокую эффективность удобрений.

Средняя урожайность клубней картофеля составила соответственно: без удобрений 8,3 и 9,2 т/га, по минеральным удобрениям — 19,1 и 19,1 т/га, при сочетании минеральных удобрений и навоза на фоне извести — 16,7 и 23,3 т/га. Эту культуру можно возделывать бессменно, однако фитосанитарная роль севооборота проявилась при сочетании извести, навоза и минеральных удобрений максимальным урожаем.

Средняя урожайность ячменя составила соответственно: без удобрений — 0,39 и 0,31 т/га, по минеральным удобрениями на фоне извести — 2,59 и 2,83 т/га, при сочетании минеральных удобрений, навоза и извести — 2,79 и 3,25 т/га. Фитосанитарная роль севооборота в этом примере проявляется в повышении эффективности возрастающей насыщенности удобрениями только на фоне извести.

Средний урожай сена клевера составил соответственно: без удобрений 1,95 и 3,60 т/га, по фосфорно-калийным удобрениями на фоне извести — 5,55 и 6,66 т/га, при сочетании минеральных удобрений, навоза и извести — 5,85 и 5,99 т/га. Данный пример показывает удобрительную и фитосанитарную роль севооборота и реальные возможности клевера удовлетворять потребность в азоте.

По мере совершенствования агротехники культур под влиянием удобрений возрастает урожайность как в севооборотах, так и в бессменных посевах; как на бедных, так и на окультуренных почвах. Разные культуры неодинаково реагируют на удобрения, возделывание в севооборотах и сочетания этих факторов.

Согласно обобщенным данным опытов кафедры земледелия МСХА, вклад севооборота, удобрений и их сочетания в Нечерноземной зоне в общую прибавку урожаев соответственно составляет:

У зерновых культур более 55 % прибавки урожаев обусловлено севооборотами и только 32-36% — удобрениями, у пропашных 55-81% — удобрения и только 6-22% — севооборотами. Это означает, что пропашные культуры следует размещать в прифермских севооборотах, допустимо практиковать повторные посевы и возделывание в выводных полях. Это становится важным в условиях интенсификации сельскохозяйственного производства.

В условиях недостаточного увлажнения чистые пары в севооборотах улучшают влагообеспеченность, усиливают минерализацию органического вещества и облегчают борьбу с сорной растительностью. Поэтому под культурами, идущими по чистым парам, эффективность фосфорно-калийных и органических удобрений возрастает, азотных — снижается. По занятым парам эффективность всех удобрений обычно выше, чем по чистым.

По пласту и обороту пласта многолетних трав эффективность органических и азотных удобрений снижается, а фосфорно-калийных — возрастает.

Влагообеспеченность

Влагообеспеченность почв и культур — фактор эффективности удобрений. В зонах недостаточного увлажнения и засушливого климата удобрения малоэффективны, применяются в небольших количествах — до 20-30 кг/га д.в. В этих условиях более эффективны фосфорные удобрения, внесенные при посеве в дозах 10-20 кг/га д.в. Только при орошении эффективность существенно возрастает, в первую очередь азотных, затем фосфорных и органических удобрений.

В Нечерноземной зоне выделяют три региона с разной нуждаемостью в гидромелиорации:

  1. Регион неустойчивого увлажнения представлен выщелоченными черноземами, серыми лесными и оподзоленными почвами. Здесь развито богарное земледелие для большинства культур в сочетании с орошаемым для овощных, кормовых и других влаголюбивых культур. Эффективность удобрений при орошении здесь существенно возрастает. Так, в среднем за 18 лет, согласно данным ВИУА, прибавка зеленой массы кукурузы от удобрений при орошении возрастала на 15,6 т/га, кормовой свеклы — на 20,0 т/га, зерна гречихи — на 0,35 т/га.
  2. Регион достаточного увлажнения представлен дерново-подзолистыми почвами, на которых, прежде всего низковлагоемких, перспективно орошение в сочетании с удобрениями под овощными и кормовыми культурами.
  3. Регион избыточного увлажнения представлен дерново-подзолистыми почвами и торфяниками, на которых для повышения эффективности удобрений требуется осушение и только в отдельные периоды применяется орошение овощных и кормовых культур. На осушенных торфяных и минеральных почвах эффективны калийные, медные, фосфорные и азотные удобрения. Система осушения почв в этом регионе должна функционировать при необходимости в засушливые годы или периоды кратковременных засух, также как оросительная.

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.

Почвенно-климатические условия

Почвенные условия

Максимальные прибавки урожаев всех культур от органических и минеральных удобрений как при раздельном, так и совместном их применении, достигаются на наиболее бедных почвах. При переходе к более плодородным и окультуренным почвам в качестве лимитирующих факторов роста и развития растений в большей мере проявляются климатические и другие условия, поэтому эффективность удобрений чаще всего снижается.

Такое снижение наблюдается при переходе от дерново-сильноподзолистых, к средне- и слабоподзолистым, далее от светло- к темно-серым лесным, затем от оподзоленных и выщелоченных к обыкновенным и южным черноземам, далее от темно- к светло-каштановым почвам.

В рамках одного типа и подтипа эффективность удобрений определяется гранулометрическим составом почвы. В целом наблюдается закономерность: чем беднее почва более легкого гранулометрического состава, тем больше относительные прибавки урожаев от удобрений. Хотя абсолютные прибавки в т/га на более плодородных почвах часто выше, чем на менее плодородных.

Отдельные виды удобрений также по-разному проявляют эффективность: азотные удобрения более эффективны на дерново-подзолистых, серых лесных почвах, оподзоленных и выщелоченных черноземах и на всех орошаемых почвах. Для подзолистых суглинистых почв типична следующая средняя обеспеченность урожаев культур отдельными элементами: азотом — 38% от максимальной продуктивности, фосфором — 76% от максимальной продуктивности, калием — 82% от максимальной продуктивности. С улучшением влагообеспеченности эффективность азотных удобрений увеличивается на всех типах и разностях почв.

Фосфорные удобрения более эффективны в районах недостаточного увлажнения и засушливого климата на южных, обыкновенных черноземах, каштановых и бурых почвах, на слабоокультуренных почвах других типов. Например, на дерново-подзолистых неокультуренных разностях (1-2-го класса) по эффективности они превосходят азотные удобрения.

Калийные удобрения более эффективны на торфяных, затем на дерново-подзолистых и серых лесных почвах. На сероземах, черноземах и каштановых почвах их эффективность снижается, нередко отсутствует.

По гранулометрическому составу на легких почвах всех типов, возрастает эффективность азотных, калийных и микроудобрений, на тяжелых — фосфорных. В первом случае это связано с более легкой вымываемостью элементов, во втором — с большим связыванием фосфора в труднодоступные соединения. Если тяжелые почвы представлены минералами, способными фиксировать калий и аммоний, то на них также эффективны калийные и азотные удобрения.

Эффективность удобрений на почвах с кислой или щелочной реакцией среды зависит от возделываемых культур. Химическая мелиорация должна всегда предшествовать применению удобрений. Эффективность всех видов удобрений и под всеми культурами возрастает при нейтрализации кислых и щелочных почв, достигая максимума при оптимальной для возделываемых культур реакции. Так, по обобщенным данным опытов с ячменем на дерново-подзолистых почвах, окупаемость 1 кг азота удобрений прибавкой урожая зерна при рНСОЛ менее 5 составляла 7,6-8,4 кг, при рНСОЛ выше 5,6 — 18,6-20,2 кг.

Эффективность каждого вида удобрений уменьшается с ростом обеспеченности почв доступными для растений формами соответствующих элементов и часто исчезает при высокой или очень высокой (5-6-й класс) обеспеченности.

Согласно обобщенным Л.М. Державиным (1992) данным опытов агрохимической службы (ЦИНАО) с озимой пшеницей на дерново-подзолистых среднеобеспеченных калием (100 мг/кг) почвах, прибавки урожаев зерна от 60 кг/га Р2O5 составили: при содержании подвижного фосфора в почве 50 мг/кг — 0,43 т/га, 100 мг/кг — 0,36 т/га и 150 мг/кг — 0,28 т/га, а на выщелоченном черноземе — соответственно 0,94 т/га; 0,51 т/га и 0,08 т/га. От 60 кг/га К2O прибавки урожаев озимой пшеницы составили: на дерново-подзолистых почвах при содержании обменного калия 50 мг/кг — 0,64 т/га, 100 мг/кг— 0,33 т/га и 150 мг/кг — 0,02 т/га, а на среднеобеспеченных фосфором (125 мг/кг) темно-серой лесной почве и оподзоленном черноземе при содержании обменного калия 75 мг/кг —0,49 т/га, 125 мг/кг —0,25 т/га и 175 мг/кг — 0,02 т/га.

Аналогичные закономерности эффективности всех видов минеральных удобрений характерны для всех культур на любых почвах, но проявляются с неодинаковой интенсивностью. Удобрения и мелиоранты одновременно изменяют агрохимические показатели и другие свойства почв. Например, по данным длительного стационарного опыта (с 1912 г.) кафедры земледелия Московской сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве в варианте без удобрений средний урожай картофеля за 1955-1972 гг. составил 6,7 т/га, в 1973 г. при внесении N100Р150К120 — 16,0 т/га, при этом почва имела рН 3,83; содержание гумуса 1,45%, подвижного фосфора и обменного калия (по Кирсанову) соответственно 19 мг/кг и 41 мг/кг. В варианте систематического применения удобрений средний урожай картофеля за 1955-1972 гг. составил 15,4 т/га, в 1973 г. при той же дозе — 24,7 т/га; рН почвы 3,92, содержание гумуса 1,61%, подвижного фосфора и калия соответственно 100 мг/кг и 133 мг/кг. В варианте с систематическим применением минеральных удобрения, навоза и периодическим известкованием средний урожай картофеля за 1955-1972 гг. составил 19,1 т/га, в 1973 г. при той же дозе удобрений — 32,1 т/га, почва оказалась наиболее плодородной — рН 5,67, содержание гумуса 2,07%, подвижных фосфора и калия соответственно 128 мг/кг и 207 мг/кг. Аналогичные результаты получены с картофелем и другими культурами в других длительных опытах разных стран.

Накопленные за счет удобрения и мелиорантов подвижные формы питательных веществ со временем распределяются по всему корнеобитаемому слою и оказываются наиболее необходимыми при неблагоприятных условиях, когда внесение свежих доз удобрений даже в высоких дозах при неизбежной локализации может быть менее эффективным.

Систематическое агрохимическое обследование почв, проводимое с 1965 г. во всех хозяйствах, в том числе приусадебные и дачные участки, выявило неоднородность агрохимических показателей в пределах не только типов, подтипов и разностей почв, но и одного поля и участка поля. Это обстоятельство обозначило необходимость учета имеющихся различий при классификации почв по этим показателям и при определении и коррекции доз удобрений.

По относительным показателям (классам, группам) почв корректируют рекомендуемые дозы удобрений под культуры, при отсутствии рекомендаций — вводят поправочные коэффициенты. Поправочные коэффициенты к дозам должны обеспечивать получение плановой урожайности культур хорошего качества с одновременным регулированием обеспеченности почв питательными элементами. При средней обеспеченности конкретной культуры, например, для зерновых, зернобобовых и трав — 3 класс, для пропашных — 4 класс, для овощных — 5 класс, поправочный коэффициент к дозе равен 1. При возделывании культур на более бедной, чем средний класс, почве поправочный коэффициент по