7. Воспроизводство органического вещества в севообороте

7.1 Расчет баланса гумуса

Основополагающим при прогнозировании гумусового баланса в севообороте является научно обоснованные статьи расхода - прихода органически связанного углерода в пахотном слое почвы.

Расходную часть гумусового баланса составляет минерализация органического вещества почвы в условиях принятой технологии возделывания культур, и выноса его из корнеобитаемого слоя с урожаем и за счет вертикального и поверхностного стока.

Приходная часть гумусового баланса обеспечивается за счет поступления органического вещества с корневыми и пожнивными остатками культур; с навозом и другими органическими удобрениями; с семенами и посадочным материалом; связывание углекислого газа атмосферы автотрофными микроорганизмами.

Вымывание органического вещества из пахотного слоя при периодически промывном (лесостепь) и непромывном (степь) водном режиме и гуматном типе почвообразования небольшое. Потери почвы с поверхностным стоком зависят от величины уклона, экспозиции склона, возделываемых культур, принятой агротехники, выполнения агрокомплекса по защите почвы от эрозии. Если почвозащитный комплекс реализуется потери могут быть сведены до минимума. Поступление органического вещества с семенным материалом и продуктами жизнедеятельности почвенных автотрофных микроорганизмов небольшое и находится в пределах 0,1 - 0,3 т/га. Тем не менее этого вполне достаточно для покрытия потерь органического вещества в условиях вертикального и поверхностного стока на почвах, защищенных от эрозии. Поэтому в расчетах вполне допустимо пренебречь рассмотренными выше расходно-приходными статьями гумусового баланса. Величина минерализации гумуса, составляющая основную статью расхода, определяется по выносу азота с урожаем возделываемой культуры. При внесении небольших доз минеральных удобрений потребность растений в азоте удовлетворяется за счет почвенного азота, который образуется при минерализации гумуса (C : N в гумусовых веществах черноземных почв равняется 10). При больших дозах, когда количество внесенного азота равно или больше выноса его с урожаем, принимается, что половина вынесенного азота почвенного происхождения ("экстра" азот).

В этой связи для расчета следует пользоваться первой или второй формулой:

1. Пм = [(У  К₁ - (Nн  К₂ + Nму  К₃ + Nро  К₄))  10]  1,73  Кк  Кп

2. Пм = (У  К₁  Кк  Кп)  10)  1,73

Пм - потери гумуса за счет минерализации, т/га ( 1 - при небольших дозах минеральных удобрений; 2 - при высоких дозах минеральных удобрений).

К₁ - коэффициент выноса азота с урожаем.

Nн - азот, содержащийся в навозе.

К₂, К₃, К₄ - коэффициенты использования азота из почвы, минеральных удобрений и растительных остатков.

Nму - азот минеральных удобрений.

Nро - азот растительных остатков предшествующей культуры.

1,73 - коэффициент перевода в гумус.

Кк - поправочный коэффициент выноса азота для культур.

Кп - поправочный коэффициент на гранулометрический состав почвы.

10 - перевод азота в углерод (может быть определено фактическое), т.к. в большинстве почв C : N = 10

Таблица 15. Вынос питательных веществ (кг на 1 тонну основной

продукции с учетом побочной) для ЦЧР (К₁).

Культуры	N	Р2О5	К2О
Озимая пшеница	35,0	9,2	15,7
Озимая рожь	26,3	10,5	23,8
Яровая пшеница	31,7	10,3	19,0
Ячмень	24,0	10,0	19,2
Овес	27,0	10,7	28,4
Кукуруза на зерно	26,5	9,1	25,2
Просо	27,1	8,2	30,4
Гречиха	44,4	17,6	66,6
Горох	60,0	13,9	28,0
Сахарная свекла	5,50	1,3	5,9
Подсолнечник	60,0	18,7	99,2
Кориандр	44,4	40,1	72,9
Картофель	5,70	1,8	7,5
Капуста	3,10	0,9	3,4
Огурцы	3,20	1,5	4,3
Томаты	2,90	0,8	3,8
Кукуруза на силос	3,00	1,2	3,4
Кормовая свекла	3,70	0,9	4,6
Одн. травы (сено боб. з/к)	22,9	5,8	20,9
Од. травы злаковые - сено	14,5	4,1	17,7
Одн. травы бобовые (сено)	33,5	4,9	11,4
Мн. травы (сено): злаковые	14,4	4,7	19,9
бобово-злаковые	19,6	5,0	19,4
люцерна	28,9	5,4	21,2

Таблица 16. Содержание углерода и азота в растительных остатках культур и на возе (Кс, Nро).

Культуры	С	N
Зерновые	39	1,0
Бобовые	38	1,7
Кукуруза на силос	38	1,2
Подсолнечник	38	1,0
Сахарная свекла	36	1,6
Зеленое удобрение:
бобовые	37	1,9
капустные	37	1,5
Навоз	12,5	0,5

Таблица 17. Коэффициенты использования азота (К₂, К₃, К₄).

Для хозяйственно принятых доз удобрений	0,50
Навоз и компосты	0,25
Растительные остатки:
зерновых	0,40
бобовых	0,40
кукурузы и подсолнечника	0,20
сахарной свеклы	0,40
смесей бобовых и злаковых	0,20

Таблица 18. Поправочные коэффициенты выноса азота

На гранулометрический состав почв		Для культур
Тяжелый суглинок	0,8	Многолетние травы:
Средний суглинок	1,0	бобовые	0,25
Легкий суглинок	1,2	бобово-злаковые	0,62
Супесь	1,4	Зернобобовые	0,60
		Бобово-злаковые	0,90
		Зерновые	1,20
		Пропашные	1,60

Приходная часть гумуса, который образуется в результате гумификации растительных остатков и навоза определяется по следующей формуле:

3. Вн = [(Х  Кро + С)  Кс Кг + Н  Кг]  1,72

Вн - величина вновь образуемого гумуса

Х - урожай культуры (основной продукции), ц/га

Кро - коэффициент выхода растительных остатков по культурам от уро- жайности основной продукции.

С - постоянная при определении выхода растительных остатков по культурам

Кс - коэффициент пересчета в углерод

Кг - коэффициент гумификации

Н - доза азота, т/га

1,72 - коэффициент перевода в гумус

Таблица 19. Коэффициенты выхода растительных остатков от урожайности основной продукции

Культуры	Кро	С
Озимые	0,52	25,0
Ячмень и другие яровые зерновые	0,52	15,0
Горох	0,64	12,8
Кукуруза на с/с и др. культуры на с/с	0,12	8,0
Подсолнечник	0,91	17,0
Картофель и овощи	0,07	3,6
Сахарная свекла	0,06	4,0
Вика-овес и др. однолетние травы	0,07	3,8
Многолетние травы (сено бобовых)	0,25	36,0

Таблица 20. Коэффициенты гумификации растительных остатков и органических удобрений

Культуры	Коэффициент
Зерновые и зернобобовые	0,25
Многолетние и однолетние травы	0,28
Кукуруза	0,20
Сахарная свекла, кормовые корнеплоды	0,15
Картофель, овощи	0,10
Подсолнечник	0,25
Солома на удобрение	0,30
Навоз подстилочный	0,09
Навоз в пересчете на сухое вещество	0,33

По результатам минерализации и накопления гумуса составляется баланс гумуса по каждому полю (участку) и в целом по севообороту. Пример расчета баланса гумуса приведен в таблице 21.

Таблица 21. Расчет баланса гумуса в полевом севообороте

(номер и название севооборота)

Культуры севооборота	Система удобрений	Урожай-ность, ц/га	Гранулометрический состав	Минера-лизация гумуса, т/га	Образуется гумуса, т/га	Баланс гумуса, +,- т/га
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

Итого:

Для определения недостающей потребности в органических удобрениях пользуются следующей формулой:

4. 

где: Дг - дефицит гумуса, т/га

Кг - коэффициент гумификации органических удобрений.

Общая потребность в органических удобрениях по севообороту вычисляется как произведение потребности в т/га и площади севооборота:

5. Порг = Норг  Sс-та

Порг - потребность в органических удобрениях на всю площадь севообо рота, т

Норг - потребность на 1 га севооборота, т

Sс-та - площадь пашни севооборота, га

Недостающую величину органических удобрений в первую очередь следует пополнять за счет соломы и других органических остатков (в данном примере за счет оставления стеблей подсолнечника). Выход побочной продукции находят по формуле:

6. Ппр = Х  Кпп

Ппр - масса побочной продукции, т/га

Х - урожай основной продукции культуры, т/га

Кпп - коэффициент перевода в побочную продукцию

Таблица 22. Коэффициенты отношения основной продукции к побочной и содержание абсолютно сухого вещества по культурам

Культура	Кпп	Содержание сухого вещества, %
		основная	побочная
Озимая пшеница	1,50	86,0	86,0
Озимая рожь	2,00	86,0	86,0
Яровая пшеница	1,20	86,0	86,0
Ячмень	1,10	86,0	86,0
Овес	1,30	86,0	86,0
Кукуруза на зерно	1,20	86,0	72,0
Просо	1,20	86,0	86,0
Гречиха	2,50	-	-
Горох	1,10	86,0	80,0
Сахарная свекла	1,00	23,4	13,8
Кормовая свекла	,34	13,3	13,8
Подсолнечник (семена)	2,40	89,0	74,0
Соя	1,20	86,0	86,0
Кориандр	3,60	88,0	87,0
Картофель	0,46	24,6	24,6

Солома используется на корм скоту, подстилку и прочие хозяйственные нужды, продажа населению. Оставшуюся часть невостребованной соломы необходимо использовать на удобрение.

Расход соломы на корм определяют в зависимости от вида и возраста животных, рациона кормления и продолжительности стойлового периода. Расчетная норма соломы на 1 голову крупного рогатого скота 4 кг в день, овцы - 1 кг в день. В дополнение к этому необходимо создать запас грубых кормов (15 - 20 %) на случай порчи или увеличения стойлового периода.

Расчет проводят по следующей формуле:

7. Ск = Ж  Нк  Д  З где:

Ск - количество соломы на корм в стойловый период

Ж - поголовье скота

Нк - норма расхода соломы на корм в сутки, т

Д - число дней в стойловом периоде

З - увеличение заготавливаемого количества на 15 - 20 % на случай порчи или удлинения стойлового периода

На корм животным используется прежде всего солома, ячмень, просо, овес. Солома озимых культур уступает по питательности соломе яровых культур и ее чаще используют на подстилку.

Количество соломы на подстилку для фермы рассчитывают по формуле:

8. Сп = Ж  Нn  Д  З где:

Нn - норма соломы на подстилку на голову в сутки, т

З - увеличение заготавливаемого количества на случай удлинения стойлового периода (З = 1,10 - 1,15)

При использовании соломы для компостирования бесподстилочного навоза пользуются следующей формулой:

9. Св = 0,2Ж  Э  Д где:

Св - количество соломы, используемой в качестве влагонакопителя при компостировании

0,2 - коэффициент, показывающий необходимое количество соломы для компостирования 1 т соломы

Ж - поголовье скота

Э - выделение жидких и твердых экскрементов одним животным в сутки, т

Д - число дней в стойловом периоде

Объем соломы на продажу и другие нужды определяется конкретно в каждом хозяйстве (Сх).

Массу соломы (Си), которую можно использовать на удобрение находят по разнице от общего сбора по следующей формуле:

10. Си = Х  Кпп - Ж  Нк Д  З - Ж  Нп  Д  З - 0,2Ж  Э Д - Сх

Большим резервом в пополнении почвы органическим веществом в условиях Воронежской области являются сидераты.

Таблица 23. Прогноз гумусового баланса (по углероду) по проектной структуре посевных площадей

(номер и название севооборота)

Группы культур культуры	Система удобрений	Урожай-ность	Грануломет-рический состав почв	Минерализация гумуса, т/га	Образует-ся гумуса, т/га	Баланс гумуса, (+, - ) т/га
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.

ИТОГО:

Разработка агромероприятий по обеспечению бездефицитного баланса гумуса в хозяйстве (провести расчеты):

1. Введение сидеральных паров:

2. Запашка некормовой соломы:

3. Запашка пожнивных и поукосных посевов:

4. Многолетние травы:

5. Другие источники органического вещества (озерный ил, торф и т.д.)

Заключение по изменению баланса гумуса после использования всех дополнительных источников повышения содержания органического вещества: