Определение норм удобрений на основе использования результатов полевых опытов

источник: Агрохимия. - 2-е изд., перераб. и доп. под ред. Смирнов П.М., Муравин Э.А.

Зональные рекомендации по применению удобрений под сельскохозяйственные культуры разрабатывают на основании обобщения данных полевых опытов об эффективности видов, форм, норм и способов внесения удобрений в типичных для зоны почвенно-климатических условиях и севооборотах. Рекомендуемые средние нормы удобрений устанавливают в этом случае на основе агроэкономической оценки результатов полевых опытов.

Средние рекомендуемые зональные нормы удобрений должны корректироваться применительно к конкретным условиям хозяйства в зависимости от агрохимических свойств почв.

Согласно действующей в настоящее время классификации почв по агрохимическим показателям, все почвы в зависимости от кислотности и содержания подвижных форм питательных веществ подразделяются на шесть классов. Показатели третьего класса характеризуют среднюю обеспеченность почвы элементами питания для зерновых культур, а четвертого и пятого — соответственно для более требовательных к уровню питания пропашных и овощных культур. При большем, чем среднее, содержании питательных веществ в почве рекомендуемая норма удобрений под сельскохозяйственные культуры уменьшается, при меньшем — повышается. Обычно при обеспеченности почвы подвижными формами элементов питания на один класс ниже либо выше, чем средняя, норма изменяется на 25—30%, а на два класса — в 1,5 раза.

Поправочные коэффициенты к средним рекомендуемым нормам удобрений в зависимости от обеспеченности почвы элементами питания уточняются зональными научными агрохимическими учреждениями для различных сельскохозяйственных культур применительно к условиям их возделывания. Такие поправочные коэффициенты к средним нормам удобрений для отдельных культур по зонам страны приведены в специальной справочной литературе.

Примерные поправочные коэффициенты к средним нормам удобрений под различные культуры в зависимости от содержания подвижного фосфора и калия на дерново-подзолистых и серых лесных почвах (данные ВИУА)
Содержание в почве Зерновые Зернобобовые и травы Лен Пропашные Овощные
Фосфорные удобрения
Очень низкое 1,3—1,5 1,5-2,0 1,8—1,5 - -
Низкое 1,0 1,0 1,0 1,3—1,5 -
Среднее 0,6—0,7 0,7—0,9 0,6—0,7 1,0 1,2—1,5
Повышенное Рядковое 0,6—0,5 0,5 0,5—0,7 1,0
Высокое Не вносят Не вносят 0,2—0,8 Рядковое 0,6—0,8
Очень высокое Не вносят Не вносят Рядковое Не вносят Рядковое
Калийные удобрения
Низкое 1,0 1,5 1,5—2,0 1,3-1,5 1,5—2,0
Среднее 0,6—0,7 1,0 1,0—1,5 1,0 1,3—1,5
Повышенное Не вносят 0,7—0,8 0,8—1,0 0,6-0,8 1,0
Высокое Не вносят 0,5—0,6 0,7—0,8 0,5 0,6—0,8

В таблице 1 в качестве примера даны поправочные коэффициенты к средним нормам удобрений для отдельных культур на дерново-подзолистых и серых лесных почвах.

Зональными агрохимическими лабораториями и научными учреждениями страны постоянно проводятся широкие экспериментальные исследования по выяснению взаимосвязи между агрохимическими показателями почвы и эффективностью удобрений. В полевых опытах изучается взаимосвязь между нормой основных элементов питания и уровнем урожайности важнейших сельскохозяйственных культур, возделываемых в конкретных почвенно-климатических условиях при различной обеспеченности почвы подвижными формами питательных веществ. На основании выявленной в таких опытах коррелятивной зависимости разрабатывают рекомендации по применению удобрений на планируемый урожай с учетом агрохимических показателей почвы (примером таких рекомендаций могут служить данные таблиц 2 и др.).

Оптимальные соотношения элементов питания и нормы удобрений, рекомендуемые агрохимической службой по основным зонам для заданных урожаев (данные ЦИНАО)
Район возделывания Число обобщенных опытов Оптимальные дозы питательных веществ, кг на 1 га. Соотношение N, P2O5,K2O
Озимая пшеница (35—40 ц зерна с 1гa)
Северный Кавказ 131 140 1:1:0,3
Центрально-Черноземная зона 52 140 1:1,2:1,2
Донецко-Приднепровский 426 135 1:1,4:1
Юго-Западный 276 155 1:1,3:1
Южный 205 130 1:1,2:0,7
Озимая рожь(20—25 ц зерна с 1 га)
Центральный 52 170 1:1:0,8
Юго-Западный 71 180 1:0,7:1,3
Литва 34 180 1:1:1
Белоруссия 170 200 1:1:1,3
Яровая пшеница (15-20 ц зерна с 1 га)
Поволжский 331 110 1:1,2:0,5
Западно-Сибирский 216 115 1:1,1:0,7
Восточно-Сибирский 206 105 1:1,2:0,4
Казахстан(кроме юга) 168 55 0:1:0
Казахстан (юг) 115 120 1:1,4:0,6
Картофель (по фону органических удобрений) (200—250 ц клубней с 1 га)
Центральный 229 205 1:0.7:0,8
Юго-Западный 170 225 1:0,7:0,8
Белоруссия 210 225 1:1,4:1,4
Сахарная свекла (250—300 ц корнеплодов с 1 га)
Центрально-Черноземная зона 141 200 1:1,25:1,1
Северно-Кавказский 70 155 1:1,3:1,1
Донецко-Приднепровский 298 200 1:1:0,8
Юго-Западный 386 220 1:1,1:1,1
Хлопчатник (хлопок-сырец, 25 — 30 ц с 1 га)
Узбекистан 39 340 1:0,7:0,14
Таджикистан 70 340 1:0,5:0,3
Туркменистан 54 290 1:0,6:0,2
Азербайджан 162 275 1:1:0,5

Обобщение многочисленных полевых опытов позволило также установить оптимальные нормы и соотношение NPK для получения заданного уровня урожайности важнейших сельскохозяйственных культур в основных районах их выращивания (табл. 2).

Определение норм необходимого количества удобрений на планируемый урожай по нормативам затрат удобрений на единицу прибавки урожая.

Средние рекомендуемые нормы удобрений могут устанавливаться для определенного планируемого уровня производства сельскохозяйственной продукции с учетом фактической обеспеченности минеральными удобрениями и уровня плодородия почв по нормативам затрат удобрений на единицу прибавки урожая. На основании данных массовых полевых опытов с удобрениями (только агрохимическая служба проводит в год 4,5 тыс. таких опытов с сельскохозяйственными культурами в различных зонах страны в производственных условиях) устанавливают средние нормативы затрат азотных, фосфорных и калийных удобрений на единицу прибавки урожая в оптимальных вариантах и долевое участие удобрений в урожае.

Норма минеральных удобрений ДN,P,K в этом случае рассчитывается по формуле:

ДN,P,K =У*И*НN,P,K

где У — планируемый урожай в ц/га, И — долевое участие удобрений в формировании урожая (в десятичных долях от 1), НN,P,K — затраты удобрений на единицу прибавки урожая, кг д. в. на 1ц. (определяются делением оптимальной нормы удобрения на полученную прибавку урожая в полевом опыте), С — поправочный коэффициент на агрохимические свойсша почвы (С=1, если нормативы рассчитаны для определенного уровня агрохимических показателей почв).

В хозяйствах, где проведена бонитировка почв, нормы минеральных удобрений на планируемый урожай по нормативам затрат удобрений на единицу прибавки урожая рассчитывают по формуле:

ДN,P,K =[У – (Бп*Бц)]* НN,P,K

где Бп — балл пашни конкретного поля, Бц — цена балла пашни, ц планируемой сельскохозяйственной продукции на 1 га.

Для пересчета на центнеры фактически используемого удобрения рассчитанную норму в килограммах действующего вещества на 1 га делят на процентное содержание действующего вещества в соответствующем удобрении.

Нормы удобрений на планируемую урожайность возделываемых сельскохозяйственных культур и потребность в удобрениях определяют по нормативам затрат удобрений на единицу урожая с учетом типа и разновидности почвы, ее агрохимических показателей и степени эродированности, предшественника, его качества и удобренности, сортовых особенностей выращиваемой культуры, внесения органических удобрений и влияния погодных условий.

Балансовые методы определения потребности и норм удобрений

Определение норм удобрений на планируемую урожайность может производиться расчетными методами, в основе которых лежит баланс питательных веществ — сопоставление расхода элементов питания на формирование урожая (т. е. выноса элементов питания с урожаем культур) с поступлением питательных веществ из почвы и удобрений.

Вынос основных элементов питания на единицу урожая отдельных культур может значительно различаться в зависимости от условий выращивания. Поэтому для расчетов лучше пользоваться данными о выносе, полученными в хозяйстве или в типичных почвенных условиях ближайшими опытными учреждениями. Допустимо применение справочных данных о среднем выносе NPK на единицу урожая, однако при этом возрастает приблизительность расчета.

Коэффициенты использования азота, фосфора и калия из навоза и минеральных удобрений также подвержены существенным колебаниям в зависимости от культуры, почвенно-климатических условий, нормы, времени внесения и способа заделки удобрений и т, д.

Для определения норм удобрений на планируемую прибавку урожайности необходимо располагать надежными данными об уровне урожайности без удобрений (или при уже используемом их количестве в хозяйстве).

Расчетные методы норм удобрений на планируемую урожайность включают оценку возможного выноса элементов питания из запасов почвы за счет подвижных форм, определяемых с помощью агрохимического анализа. Однако коэффициенты использования подвижных форм питательных веществ из почвы различными культурами могут колебаться в широком интервале — для фосфора от 2 до 20% и более, а для калия — от 10 до 55%. Следовательно, эти методы применимы лишь при наличии экспериментально установленных коэффициентов использования элементов питания из подвижных форм в почве для отдельных культур в полевых опытах в конкретных почвенно-климатических условиях.

а) Определение норм минеральных удобрений с использованием коэффициентов возмещения выноса урожаем питательных веществ из почвы за счет применения удобрений

Коэффициенты возмещения выноса KВ определяют на основании результатов полевых опытов с удобрениями по формуле:

KВN,P,Kopt / УoptN,P,K где Д opt - оптимальная норма удобрения, кг д. в. на 1 га; Уopt — полученная при ее применении урожайность, ц на 1 га; В — вынос питательных веществ с единицей урожая, кг д. в. на 1 ц (определяется на основании данных химического анализа основной и побочной продукции).

Норма минеральных удобрений — ДN,P,K в кг действующего вещества на 1 га на планируемый урожай (У) с использованием коэффициента возмещения выноса рассчитывается по формуле — ДN,P,K = УВ KВС,где С — поправочный коэффициент на агрохимические свойства почвы.

б) Определение норм удобрений на основе выноса урожаем и коэффициентов использования питательных веществ из почвы и удобрений

Коэффициенты использования питательных веществ из почвы ( Kп) и удобрений (Kу) определяют по Данным полевых опытов и агрохимического анализа почвы путем следующего расчета:

Kу% =(Dу*В/ Д opt )*100: Kп % = (У*В/П)*100

где Dу — прибавка урожая, ц на 1 га, от внесения оптимальной нормы Д opt одного вида удобрения (N, P или К) на фоне двух других; У — урожайность в фоновом варианте, ц на 1 га; В — вынос питательных веществ единицей урожая, кг д. в. на 1 ц; П — содержание подвижных форм питательных веществ в почве, кг на 1 га (рассчитывается путем пересчета результатов агрохимического анализа почвы в мг на 100 г на массу пахотного горизонта почвы).

Норма азотных удобрений Д N , рассчитывается на планируемую прибавку урожая (Dу ), а фосфорных и калийных удобрений Д P,K — на весь планируемый урожай (У) по формулам:

Д N = (Dу*В/Ку)*100; Д P,K =(100*У*В-П* Kп)/ Kу

в) Определение норм удобрений на планируемую прибавку урожая сельскохозяйственных культур

На основе данных о расходе элементов питания на формирование единицы урожая устанавливают размер их выноса с планируемой прибавкой урожая. Необходимое количество питательных веществ в удобрениях для получения прибавки определяется введением поправки на плодородие почвы и с учетом коэффициента использования питательного вещества из удобрений.

Расчет норм удобрений на планируемую прибавку урожая ведут по формуле:

ДN,P,K = (100*(Уп –Уф)*В*С)/ Kу

где ДN,P,K — норма удобрения, кг д. в. (N, P2O5 или K2O) на 1 га; Уп — планируемая урожайность, ц с 1 га; Уф — фактический урожай за последние 3 года, ц с 1 га; В — вынос элемента питания, кг с 1 ц основной и соответствующим количеством побочной продукции; С — поправочный коэффициент на плодородие почвы; Kу — коэффициент использования растением элемента питания из удобрения, %.

При расчете на планируемую прибавку урожая таким способом удается избежать использования весьма условных данных о величине потребления культурой питательных веществ из почвы.

г) Определение норм удобрений на планируемый урожай и желаемое изменение содержания подвижных форм фосфора и калия в почве

Если наряду с получением планируемой урожайности ставится задача повысить содержание подвижных форм фосфора и калия в почве, то потребная норма фосфорных и калийных удобрений (в кг д. в. на 1 га) может быть рассчитана по следующей формуле (А. В. Постников).

ДP,K =(У*В/К)+(Сз-Сф)*Н/Т

где У — планируемая урожайность, ц на 1 га; В — вынос питательных веществ, кг д. в. на 1ц ; К — коэффициент использования питательных веществ удобрения с учетом последействия, в десятичных долях от 1; Сз и Сф — соответственно желаемое и фактическое содержание подвижных форм элементов питания в почве в мг на 100 г; Н—норма расхода удобрений в кг д. в. на 1 га сверх затрат на повышение урожая, необходимая для увеличения содержания подвижных форм фосфора и калия на 1 мг на 100 г почвы; Т— время, за которое намечено получить желаемое содержание подвижных форм питательных веществ в почве, годы.

Различные расчетные методы целесообразно использовать для проверки правильности разработанной на основе экспериментальных и нормативных доз системы удобрения под отдельные культуры севооборота и для оценки возможных прибавок урожайности при принятых нормах органических и минеральных удобрений.

Правильность принятых норм и соотношений удобрений в севооборотах можно проверить сопоставлением прихода и расхода элементов питания, т. е, определением валового баланса питательных веществ за севооборот.

Сопоставление выноса элементов питания с урожаем культур за севооборот с их количеством в составе внесенных органических и минеральных удобрений позволяет представить в общем степень восполнения расхода отдельных питательных веществ из почвы. Однако такой баланс, называемый валовым, не отражает количественную сторону фактического использования элементов питания сельскохозяйственными культурами из удобрений. Валовой баланс успешно использовался для общей оценки расхода из почвы и поступления в нее элементов питания при ограниченном применении удобрений, когда урожай формировался в основном за счет почвенного плодородия и биологического азота.

Для оценки реального баланса питательных веществ, согласно принятой системе удобрения в севообороте (или хозяйстве), необходимо учитывать степень использования элементов питания сельскохозяйственными культурами из удобрений за ротацию, при оценке баланса в отдельных звеньях севооборота — коэффициенты использования элементов питания в первые три года из внесенных органических и минеральных удобрений. Эти данные устанавливают на основе обобщения результатов многолетних полевых опытов с удобрениями в севооборотах применительно к определенным почвенно-климатическим условиям. Примерные коэффициенты использования питательных веществ из удобрений приведены в таблице 3.

При оценке складывающегося баланса питательных веществ в севообороте или отдельных его звеньях нужно учитывать уровень потенциального почвенного плодородия, состав возделываемых культур, степень усвоения растениями внесенных с удобрениями элементов питания и другие факторы.

Для дерново-подзолистых и других малогумусированных почв, особенно легкого механического состава, необходимо стремиться к превышению прихода азота с удобрениями над выносом не менее чем на 15—20%. В то же время на богатых органическим веществом и, следовательно, азотом почвах (например, на осушенных низинных торфяниках и мощных черноземах) допустим небольшой дефицит этого элемента.

Примерные коэффициенты использования питательных элементов из удобрений в отдельные годы и за ротацию севооборота
Годы действия Коэффициенты использования, %
N P2O5 K2O
Минеральные удобрения
За ротацию 65-75 35-50 65-85
в том числе за: 1-й год 55-70 10-30 40-60
в том числе за: 2-й год 3-5 10-15 10-15
в том числе за: 3-й год - 5-10 5-10
Органические удобрения
За ротацию 50-60 50-60 70-90
в том числе за: 1-й год 20-30 35-45 40-60
в том числе за: 2-й год 15-20 10-15 15-20
в том числе за: 3-й год 5-10 0-5 5-10

Примерные размеры возврата с удобрениями элементов минерального питания от их выноса растениями (по Дерюгину)
Обеспеченность почв элементами питания (классы) Вносится за севооборот, % к выносу
N P2O5 K2O
Низкая (I—II) От +10 до+20 Oт +150 до + 120 От +15 до +10
Средняя (III—IV) От 0 до +10 От +120 до +80 От 0 до —20
Высокая (V—VI) 0 От +20 до +30 От 0 до —40

Баланс по фосфору должен быть всегда положительным, с превышением поступления над выносом не менее 50%. При малом содержании подвижных форм фосфора в большинстве почв нашей страны и низком усвоении фосфора из удобрений для поддержания и улучшения почвенного плодородия требуется обеспечивать возмещение этого элемента в 2—2,5 раза большее, чем вынос с урожаем. Баланс по калию на богатых калием тяжелых почвах и сероземах может иметь дефицит 10—30% (конечно, при этом необходимо учитывать наличие калиелюбивых культур в севообороте, уровень урожая и применения азотно-фосфорных удобрений), а на песчаных и супесчаных почвах дефицит калия недопустим.

Следовательно, при разработке системы удобрения в севообороте должно предусматриваться разумное использование естественного плодородия почвы, а при более высоком уровне химизации земледелия — не только восстановление плодородия почвы, но и его расширенное воспроизводство.

На дерново-подзолистых и светло-серых дерново-подзолистых почвах, например, размеры возврата элементов питания в виде удобрений в полевых севооборотах с одним полем картофеля должны быть не ниже следующих величин (табл. 4).

Балансовый метод применяется также для оценки потребности в удобрениях и характеристики складывающегося круговорота питательных веществ в хозяйстве, по природно-экономическим районам, административным областям и в целом по стране.

Во внешнехозяйственном балансе сопоставляют размеры отчуждения элементов питания с товарной продукцией и их прихода с органическими и минеральными удобрениями, завозимыми кормами и семенами.

Расчет внутрихозяйственного баланса, как и баланса в севообороте, включает сопоставление выноса питательных веществ с урожаем (всех видов продукции, убираемой с поля) с возмещением их с внесенными удобрениями. Эти статьи баланса имеют наибольший удельный вес в структуре потерь и возврате элементов питания. В полном хозяйственном балансе, кроме выноса с урожаем, могут учитываться потери питательных веществ из удобрений и почвы, а в приходной статье — возмещение не только с удобрениями, но и с семенами, атмосферными осадками, бобовыми культурами (азота).

Балансовые расчеты в масштабе страны проводятся путем суммирования имеющихся разработок по зонам и республикам либо на основе использования данных о средневзвешенных размерах выноса элементов питания каждой культурой с учетом зональных особенностей в выносе на единицу продукции, существующей или планируемой структуры посевных площадей, урожайности и обеспеченности органическими и минеральными удобрениями.

Балансовые разработки применяются в дополнение к экспериментальным опытным данным для научного обоснования распределения минеральных удобрений между природно-экономическими районами, административными зонами и хозяйствами, а также по культурам. Недостатком балансового метода является необходимость использования большого количества расчетных величин при оценке размеров отдельных статей приходной и расходной частей баланса. Балансовые расчеты более надежны при использовании экспериментальных данных размеров выноса, коэффициентов использования элементов питания из удобрений и других показателей, полученных в полевых опытах с удобрениями в типичных севооборотах и конкретных почвенно-климатических условиях.

Балансовый метод используется при установлении норм минеральных удобрений для получения планируемого урожая культур с учетом обеспеченности почвы подвижными формами элементов питания, коэффициентов использования питательных веществ из удобрений и почвы, коэффициентов возмещения элементов питания и направленного изменения плодородия почв е применением электронно-вычислительных машин.

Таким образом, определение оптимальных норм удобрений проводится на основе экспериментальных, нормативных и балансовых методов, а также экономико-математических методов (в том числе с использованием ЭВМ).

При разработке системы удобрений исходя из фактической обеспеченности минеральными удобрениями чаще всего применяются средние зональные нормы, уточняемые по агрохимическим показателям почвы. Для ведущих культур севооборотов в этом случае возможен расчет нормы удобрений на планируемый урожай различными методами.

Разработка системы удобрения на высокие планируемые урожаи всех культур севооборота (в том числе с учетом повышения плодородия почвы) может осуществляться в условиях полного обеспечения минеральными удобрениями по потребности. Такой уровень поставок удобрений достигнут в основных районах возделывания ведущих технических культур, а также в промышленных районах с высокой плотностью населения (например, в Московской и Ленинградской областях). В этих условиях возрастает значение балансовых расчетов для определения норм удобрений на планируемый урожай и направленного изменения актуального плодородия почв.

Следует подчеркнуть, что наиболее достоверные результаты при определении оптимальных норм удобрений могут быть получены только на основе данных полевых опытов с удобрениями, особенно многолетних, в сочетании с разнообразными расчетными методами проверки правильности соотношения между отдельными элементами питания и предварительной агроэкономической оценки.

В заключение необходимо отметить, что при планировании уровня урожайности сельскохозяйственных культур, норм удобрений и их распределении в севооборотах должны учитываться весь комплекс природно-экономических факторов, организационно-хозяйственные условия и особенности питания растений. С возрастанием уровня химизации все большее значение приобретают повышение общей культуры земледелия, строгое соблюдение агротехники и осуществление мелиоративных мероприятий. Огромную роль играют также селекция и внедрение в производство высокоурожайных сортов сельскохозяйственных культур, обладающих повышенной отзывчивостью на удобрение.

Поделиться: