Методические указания по теме Плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур по дисциплине – Программирование урожаев сельскохозяйственных культур

Министерство сельского хозяйства РФ Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Мичуринский государственный аграрный университет»

Кафедра агрохимии и почвоведения

УТВЕРЖДЕНО протокол № 11 методической комиссии агрономического факультета от 20 апреля 2009г.

М Е Т О Д И Ч Е С К И Е У К А З А Н И Я

по теме: «Плодородие почвы и урожайность

сельскохозяйственных культур»

по дисциплине – Программирование урожаев сельскохозяйственных культур для студентов 5 курса по специальностям: 110201 – агрономия

Мичуринск – наукоград РФ 2009

Методические указания составлены доцентом, кандидатом с.-х. наук А.И. Невзоровым на основании учебной программы дисциплины «Программирование урожая сельскохозяйственных культур», Мичуринск, 2009 г.

Рецензенты:

доцент кафедры растениеводства, кандидат с.-х. наук Н.М. Афонин

ассистент кафедры агрохимии и почвоведения, кандидат с.-х. наук

В.Л. Захаров

Рассмотрены и одобрены на заседании кафедры агрохимии и почвоведения. Протокол № 8 от 7 апреля 2009г.

©Издательство Мичуринского государственного аграрного университета, 2009

2

ЦЕЛЬ И ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ

1. Цель работы

Для работы важно своевременное обеспечение производителей сельскохозяйственных товаров необходимой информацией. Важную роль в обеспечении максимальной прибыли сельскохозяйственных предприятий играет почвенное плодородие. Поэтому агроному необходимо знать принципы определения уровня почвенного плодородия и пути его использования в определении урожайности различных сельскохозяйственных культур.

2. Значение занятия

Научить студента оценивать и регулировать уровень почвенного плодородия, повышая потенциальное и эффективное плодородие почвы на каждом поле и создавая условия для последовательного роста урожайности отдельных сельскохозяйственных культур и продуктивности севооборота в целом.

Введение

Плодородие почвы, ее способность давать урожай культурных растений связывается в первую очередь с запасами в ней доступных элементов питания. Большое значение имеют и такие ее специфические свойства, как способность накапливать и удерживать влагу и обеспечивать водопотребление растений, поддерживать в равновесии систему "твердая фаза почвы – влага - почвенный воздух" и определенный ход окислительно-восстановительных и микробиологических процессов. Эти свойства почвы связаны с ее механическим составом, который определяется составом материнских пород и специфическим органическим веществом почвы - гумусом, который является продуктом тысячелетней концентрации солнечной энергии в зеленом растении и последующих сложных биохимических превращений отмерших живых организмов.

С содержанием гумуса и его качественным составом связано функционирование важнейших физико-химических, химических, биологических процессов в почве, которые определяют ее водновоздушное состояние, структурное сложение, реакцию. В условиях широкого применения минеральных удобрений особое значение приобретают такие свойства гумуса, как способность быстро трансформировать минеральные соли, удерживать и инактивировать

4

остатки удобрений и пестицидов, предохранять от загрязнения грунтовые воды.

Основатель генетического почвоведения В.В.Докучаев считал, что гумусное состояние является интегральным показателем плодородия почвы. Функциональная связь гумусного состояния почвы с урожайностью сельскохозяйственных культур особенно отчетливо выступает в условиях недостатка, тем более полного отсутствия минеральных и органических удобрений, когда источником ряда важнейших элементов питания растений оказывается гумус. При широком применении удобрений эта связь (гумус почвы - урожайность) не столь отчетлива, она нивелируется за счет элементов питания удобрений.

Роль органического вещества в почвообразовании и плодородии почвы подчеркивалась многими учеными почвоведами и агрохимиками, в том числе И.В.Тюриным (1936), А.А. Шмуком (1950), С.П. Кравковым (1930) и другими. В тоже время следует отметить, что имеется и другая точка зрения. Ряд ученых считает, что прямая зависимость урожайности от гумусного состояния почвы существует только в экстримальных условиях: при засухе, избыточном увлажнении почвы и др.

По современным представлениям под плодородием следует понимать - способность почвы удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством воздуха и тепла для нормальной деятельности (Почвоведение - 5 стр.). Таким образом, в первую очередь подчеркивается обеспеченность почвы подвижными, доступными растениям элементами питания определенных, в достаточной степени растворимых соединений азота, фосфора, калия.

3. Определение уровня плодородия почвы

Занятие проводится в виде деловой игры, во время которой студенту выдаётся индивидуальное задание. В задании представлен севооборот и агрохимические показатели почвенного плодородия, такие как содержание азота, фосфора, калия, кислотность : обменная и гидролитическая.

В черноземах, к таким соединениям относятся минеральный азот (под минеральным азотом обычно понимается сумма нитратного и аммиачного азота - NO3 ¯ + NН4+) и азот легкогидролизуемый, к которому относится азот простейших органических соединений (аминокислоты, амиды и др.) минеральный азот. К этим соединениям относится так называемый подвижный фосфор, т.е. фосфор растворяемых в слабых кислотах (0,5 N уксусная кислота) солей ортофосфорной кислоты (в основном Са и Мg

5

однодвух замешенных солей) и обменный калий, т.е. калий почвенного раствора (соли азотной, серной и других кислот) и поглощенный почвенным поглощающим комплексом (ППК).

При определении доз удобрений под сельскохозяйственные культуры на планируемую урожайность (балансовым методом) использовались формулы в зависимости от применения органических удобрений:

где: Д - доза удобрения под культуру, в кг/га действующего вещества (азота, фосфора или калия); А - планируемый урожай, ц/га;

а - вынес элементов питания на 1 ц основной продукции (зерна, корнеплодов и т.д.) и побочной ( солома, ботва и т. д. ), в кг:

В - содержание в почве (в пахотном горизонте; элемента питания, в кг/га;) Кnкоэффициент усвоения элемента питания растением из почвы

(азота = 20% , фосфорора-10%. калия=15%; Ку - коэффициент усвоения элемента питания растений из минеральных

удобрений ( из азотных = 60%. из фосфорных = 25%. из калийных = 70%).

Коэффициент усвоения элементов питания из почвы, как видно из вышеизложенного, невелик, находится в пределах 10-20%. При внесении высоких доз минеральных и органических удобрений с учетом их последействия (или по современному выражаясь - действия остаточных доз коэффициент Кn снижается и стремится к нулю (0). При возделывании сельскохозяйственных культур без удобрений он заметно повышается, особенно при хорошей обеспеченности растений всеми прочими факторами роста растений (тепло, свет, влага, кислород почвенного воздуха и т.д.).

Как правило, значение Кn берется из справочника, но они дают усредненные, далекие от истинных величины. Лучше определить для каждого элемента и участка по урожайности культур без удобрений:

6

где: Кn - коэффициент использования элемента питания (N или Р или К) из почвы, в%; Б - урожай культуры без удобрений, ц/га:

а - вынос элементов питания 1 ц урожая, в кг; В - содержание в почве элемента питания ,кг/га; 100 - для пересчета в %.

Пример. Урожай озимой пшеницы без удобрений 20 ц/га, в почве содержится 8 мг легкогидролизуемого азота на 100 г почвы. Определить

Таким образом, при урожайности без удобрений 20 ц/га и содержании в почве 8 мг/100 г почвы азота коэффициент усвоения оказывается примерно в 1,5 раза выше табличного.

Необходимо уяснить механизм пересчета содержания элементов питания в почве в мг на 100 г почвы в килограммы на гектар. Пересчет ведется по формуле:

В а1 d Н ( Формула 3 ) где: В - содержание элемента питания (N или Р или К), в кг/га;

а1 - содержание элемента питания в мг на 100 г почвы:

d - объемный вес почвы, г/см3 (в пахотном горизонте 0,9-1,2,в подпахотном - возрастает до 1,40 на глубине 80-100 см); Н - мощность пахотного горизонта, обычно принимается равной 25 см.

Пример . В почве содержится 8 мг азота на 100 г почвы, объемный вес почвы весной перед посевом равен 1,10 г/см3.

Тогда: В = а1• d • Н = 8 • 1,1 • 25 = 220 кг/га.

Определение возможного урожая в зависимости от содержания элементов питания в почве ведется по формуле:

7

А В Кп

где - А - урожайность культуры (основной продукции), ц/га; В - содержание элемента питания в почве, кг/га;

Кnкоэффициент усвоения элемента питания, в %; а - вынос элементов питания 1 ц урожая, кг;

100для компенсации Кn-берется в %, если в долях единицы - не применяется.

Пример. Определить возможный урожай озимой пшеницы при условии, что в почве содержится азота легкогидролизуемого 6 мг/100 г почвы, фосфора 5 мг, калия 10 мг. Коэффициент усвоения N = 30 %; Р2О5 - 17%; К2О - 20%. Объемный вес почвы в пахотном горизонте d = 1,10.

Решение: 1. Определяем содержание N, P2O5 и К20 в кг/га.

ВN = а N • d • Н = 6 • 1,1 • 25= 165 кг/га

ВP2О5 = аP2О5 • d • Н= 5 • 1,1 • 25= 137,5 кг/га

ВK2О = а K2О • d • Н= 10• 1,1 • 25= 275 кг/га

2.Определяем урожайность по азоту, фосфору и калию:

А Р2О5 = ——— = ————— = 21,2 ц/га

Таким образом, ограничивающим фактором урожайности озимой пшеницы является азот - можно получить всего 13 ц/га зерна. По содержанию фосфора и калия - около 20 ц/та.

8

Однако, фактически урожайность при данных условиях будет значительно выше. До сих пор в своих расчетах мы принимали для, упрощения, запасы элементов питания лишь в горизонте 0-25 см. Между тем многие ученые, в том числе и в ЦЧЗ, считают более правильным учет запасов их в слое почвы 0 - 40 см. Это объясняется тем, что корневая система культурных растений в основном, до 90% ее массы, размешается до глубины 40 см. Распределение корневой системы по горизонтам: 0-20 см – 50%; 20-30 см -20-25%; 20-40 см - 10-15%. По распределению корневой системы растения очень сильно отличаются, 90% корней подсолнечника размещено в слое 0-60 см и 35-90% корней гороха в слое 0-25 см. Все же установлено, что элементы питания используются растениями в основном из горизонта 0 - 40 см. Запись условий задачи и результатов решения ведется в форме таблицы 1.

Результаты определения урожая нескольких культур анализируются, сравниваются с урожайностью в хозяйствах, делаются выводы о возможности повышения урожайности и сходимости результатов с производственными показателями.

9

Таблица 1 -Определение урожайности сельскохозяйственных культур в связи с плодородием почвы

10