4.1.2 Рассчитать норму удобрений на дополнительную прибавку урожая

Общий уровень почвенного плодородия может быть оценен по урожайности, полученной в данных условиях без применения удобрений в предыдущие годы. Получение более высоких урожаев возможно за счёт внесения удобрений. При расчете норм на дополнительную урожайность необходимо знать вынос питательных веществ прибавкой урожайности и коэффициенты использования из удобрений (приложение 8, 9).

Задача 2. Почва - светло-серая лесная на флювиогляциальных песках, подстилаемых альбскими слюдистыми суглинками. Содержание по Кирсанову Р₂О₅ - 83 мг на 1 кг почвы, К₂О - 112 мг на 1 кг почвы, рН - 5,6. Культура - картофель. Планируемая прибавка 200 ц/га. Определить норму внесения удобрений.

1. Определяем по таблице приложения 8 вынос азота, фосфора и калия на 1 т прибавки урожая в кг и рассчитываем вынос запланированной прибавкой в кг.

2. Рассчитываем дозу азота, фосфора и калия в кг/га д. в. с учётом коэффициента использования их из минеральных удобрений в 1-й год (приложение 9).

3. Определяем норму удобрений в физическом весе ц на 1 га с учётом массовой доли питательных веществ N, P, K в минеральных удобрениях.

4. Определяем норму удобрений ц на 1 га с учётом обеспеченности почв элементами питания и коэффициентами корректировки на кислотность почв, используя таблицы приложения 2-6.

Расчёт доз удобрений на дополнительную продукцию можно сделать по формуле:

Д=П·В·Ку,

где Д - норма минерального удобрения, д.в., кг на 1 га;

П - планируемая прибавка, ц на 1 га;

В - средний вынос питательных элементов, кг на 1 ц;

Ку - коэффициент использования из минеральных удобрений.

Способ 2 (по Д.В. Федоровскому). Д.В. Федоровский предлагает рассчитанные нормы удобрений уточнять на основе агрохимических картограмм. Этот расчёт можно сделать по формуле:

Д = 100∙П-В∙Кп, где

Ку∙Су

Д - норма минеральных удобрений, ц на 1 га;

П - планируемая прибавка, ц на 1 га;

В - средний вынос питательных элементов, кг на 1 ц;

Ку - коэффициент использования д.в. минеральных удобрений;

Кп - поправочный коэффициент в зависимости от плодородия;

Су - массовая доля N, Р, К в удобрении, %.

4.2 Балансовые расчётные методы определения норм удобрения

Балансовый метод расчёта доз удобрений в лесном хозяйстве можно использовать, учитывая вынос элементов питания из почвы при рубках ухода, при выращивании плантационных культур, но особенно рекомендуется этот метод в лесных питомниках. В сельском хозяйстве - при выращивании всех сельскохозяйственных культур.

Баланс питательных веществ в почве состоит из приходной и расходной частей. В приходную часть входит поступление питательных веществ в почву с удобрениями, семенами и из атмосферы (в том числе азот клубеньковых бактерий бобовых культур и свободноживущих бактерий-азотфиксаторов).

Расходная часть включает: вынос питательных веществ с увозимым с поля урожаем, потери элементов питания из почвы и удобрений вследствие поверхностного стока, вымывания (инфильтрации) и газообразные потери (например, азота в результате денитрификации).

Различают полный, или экологический, баланс (его еще иногда называют биологическим), учитывающий все статьи прихода и расхода элементов питания, и упрощенный, или хозяйственный, баланс, предусматривающий только поступление питательных веществ в почву с удобрениями и дополнительного количества азота от бобовых культур (оставленного ими в почве сверх выноса с урожаем) в сопоставлении с выносом урожаем и возможными потерями из удобрений. В хозяйственном балансе другие статьи прихода питательных веществ (с осадками, семенами, азота от свободноживущих бактерий-азотфиксаторов) и расхода (потери элементов питания из почвы) не учитываются, так как в итоге они принимаются равными.

Баланс может быть; интенсивный (положительный), если поступление питательных веществ в почву превышает вынос с урожаем и потери из почвы и удобрений; экстенсивный (отрицательный, или дефицитный), если вынос и потери превышают поступление в почву; бездефицитный (нулевой), если статьи прихода и расхода элементов питания равновелики.

В сельскохозяйственной практике при составлении системы применения удобрений в севообороте обычно используют хозяйственный баланс. Его можно выражать по каждому из элементов питания в относительных цифрах (в процентах к выносу с урожаем) и в абсолютных (в килограммах на гектар).

Изменение показателей баланса в динамике определяют термином «изменение интенсивности баланса».

Процентное (или долевое) участие отдельных статей прихода и расхода питательных веществ в балансе составляет его структуру.

В основу данного метода положен баланс питательных веществ за ротацию севооборота.

Относительный баланс, выражаемый в процентах к выносу, иногда называют коэффициентами возмещения, или коэффициентами возврата, и выражают десятичной дробью. Например, если относительный баланс по азоту 120 %, а по фосфору 200 %, то в переводе на коэффициент возмещения (или возврата) это будет соответственно 1,2 и 2,0.

При разработке данных нормативов баланса исходят из того, что для поддержания прежнего уровня азота, фосфора, калия в почве достаточно внести с органическими и минеральными удобрениями 120 - 130 % азота, 100 % фосфора и 100 % калия. Указанные в таблице 13 нормативы баланса направлены на поддержание в почве азота на среднем или повышенном уровне, фосфора - на высоком в полевых и очень высоком - в овощных севооборотах и калия - на повышенном. Величины баланса питательных веществ за ротацию севооборота показывают перспективу регулирования плодородия почвы (повышения или поддержания его на определенном уровне), позволяют творчески подходить к использованию земельных ресурсов. В данном случае приходится также пользоваться коэффициентами распределения питательных веществ удобрений по годам (обычно берется не более трех лет). Эти коэффициенты являются производными от коэффициентов использования питательных веществ из удобрений. В сумме за 3 года величина каждого элемента питания выражается как 100 %.

Балансовые методы основаны на знании выноса питательных веществ урожаем культур (приложение 8) и учете коэффициентов использования питательных веществ из почвы (приложение 10) и из удобрений (приложение 9).

В настоящее время существует очень много модификаций этого метода. Их можно широко использовать для определения норм минеральных удобрений при большой дифференциации коэффициентов использования питательных веществ из разных почв, видов и форм удобрений, различных культур.

Установлено, что годовой прирост сухого вещества в лесу в лучших условиях лесопроизрастания примерно равен урожаю сухого вещества сельскохозяйственных культур на лучших пахотных землях (Редько и др., 1999).

Количество основных элементов питания, ежегодно потребляемых лесом на формирование среднего по величине текущего (годового) прироста в средних по богатству условиях, колеблется для таёжных лесов от 60 до 300 кг/га, в том числе в сосновых древостоях от 60 до 100 кг/га, в еловых – от 100 до 200 кг/га, в хвойно-лиственных – от 180 до 300 кг/га [15]. Потребление азота колеблется в сосняках от 16 до 30, в ельниках – от 30 до 75, и в смешанных хвойно-лиственных насаждениях – более 100кг/га в год. Элементы структуры баланса в хвойных насаждениях представлены в таблице 6.

Таблица 6 - Элементы структуры баланса использования азота в хвойных насаждениях при весеннем сроке внесения удобрений (В.С. Победов, 1981)

Приходные статьи баланса	Азот, кг/га д.в.	Расходные статьи баланса	Азот, кг/га д.в.
Сосняк зеленомошный
1 Поступление с удобрениями	200	1 Потребление живым напочвенным покровом (до 10% от дозы)	20
2 Поступление с атмосферными осадками	7	2 Газообразные потери (до 6% от дозы)	12
3 Мобилизация почвенного азота и азота лесной подстилки (до 15 % дозы)	30	3 Потери с инфильтрационными водами (до 10% от дозы)	20
		4 Иммобилизация азота удобрений (до 25 % от дозы)	40
Итого поступило азота за год	237	Итого потери азота за год	92

Окончание таблицы 6

Ельник кисличный
1 Поступление с удобрениями	200	1 Потребление живым напочвенным покровом (до 3,5% от дозы)	7
2 Поступление с атмосферными осадками	7	2 Газообразные потери (до 10% от дозы)	20
3 Мобилизация почвенного азота и азота лесной подстилки (до 15 % дозы)	30	3 Потери с инфильтрационными водами (до 3,6% от дозы)	7
		4 Иммобилизация азота удобрений (до 20 % от дозы)	40
Итого поступило азота за год	237	Итого потери азота за год	74

Средневозрастные насаждения, имеющие наибольший текущий прирост биомассы, потребляют наибольшее количество элементов питания в год: азота – 40…120, фосфора 5…24, калия – 19…24, кальция – 23…183, и магния – 9…20 кг/га. Потребности средневозрастных насаждений древесных пород в азоте, фосфоре и калии находится почти на одном уровне потребности зерновых культур.

Коэффициенты использования питательных веществ из удобрений более стабильны, чем коэффициенты использования из почвы. Однако они могут изменяться в зависимости от свойств почв, погодных условий, биологических особенностей культур, форм применяемых удобрений, способа их внесения и др. Например, они уменьшаются при возрастании количества вносимого удобрения.

Упрощённым вариантом балансового метода расчёта норм удобрений на прибавку урожая является метод Д.Ф. Федоровского.

Расчет доз азота, как и других элементов, можно проводить балансовым методом. В нашей стране большой вклад в разработку и совершенствование этого метода внесли А.В. Соколов, З.И. Журбицкий, И.С. Шатилов, Н.К. Болдырев и др.

Определение количества эффективного азота (N_эф) [11], которое дает растению сама почва в течение вегетации, по содержанию N_мин в начале вегетации проводится по формуле

N_эф (кг/га) = ,

а расчет дозы азота для получения запланированного урожая (или прибавки) производится по уравнению

Д_N = , где

Д_N - доза азота на запланированный урожай, кг/га;

В - вынос азота запланированным урожаем культуры, кг/га;

N_мин - содержание минерального азота в почве (N-NO₃ + N-NH₄), мг/кг;

N_эф (кг/га) - количество эффективного азота, которое растения получают из почвы (определенного ее слоя), с учетом текущей нитрификации в почве, определяемой показателем КИП (%);

КИП N_мин - коэффициент использования минерального азота почвы, % (для азота нитратов в черноземе в слое 0-30 см он равен 200%);

КИУ - коэффициент использования азота из минеральных удобрений;

d - объемная масса г/см³; h - глубина слоя почвы, см;

dh/10 - масса слоя почвы (млн. кг) для перевода минерального азота почвы из мг/кг в кг/га;

100 - постоянное число, связанное с выражением КИП и КИУ, %.

Пример расчета доз азота по балансовому методу: N-N0₃ в слое 0-30 см обыкновенного чернозема 10 мг/кг, h = 30 см, d =1,2 г/см³; КИП N_мин = 200%, КИУ N = 60%, В - вынос азота при урожае 40 ц/га зерна составляет 120 кг/га.

N_эф = кг/га,

тогда по формуле У = N_эф:N_y (где N_y - количество азота в кг, содержащееся в 1 ц зерна) урожай пшеницы (У) за счет почвы будет равен 24 ц/га (72 кг/га : 3 кг/ц).

Доза азота по балансовому методу составит

Д_N = кг/га,

Из 80 кг азота, внесенного под пшеницу, растения используют 60%, или 48 кг, что обеспечит прибавку урожая, равную 48 кг/га: : 3 кг/ц = 16 ц/га. В целом запланированный урожай будет обеспечен азотом за счет почвы (24 ц/га) и за счет азота удобрений (16 ц/га).

Ряд исследователей, основываясь на экспериментальных данных, не учитывают КИП и КИУ по азоту. Тогда уравнение расчета доз азота упрощается, т.е.

Д=В - .

Для расчета дозы азотных удобрений на планируемый урожай рекомендуется также формула

Д_N = , где

А – вынос азота основной и побочной продукцией, кг/га;

N_исх – азот нитратов в слое почвы 0-50 см до посева, кг/га;

N_тн – азот текущей нитрификации за период вегетации сельскохозяйственной культуры, кг/га;

п – коэффициент использования N-NО₃ почвы;

С – коэффициент использования растениями азота минеральных удобрений (принято п = 0,8, а С = 0,6; но эти коэффициенты различны для каждой зоны).

Балансовый метод также не лишен недостатков, так как требует оптимальных значений показателей, включенных в приведенное уравнение.

Следовательно, одной из модификаций метода N_мин или балансовым методом можно с достаточной точностью установить дозу азотного удобрения для получения планируемого урожая озимой пшеницы. Методом растительной диагностики удается проконтролировать уровень азотного питания растений и вносить коррективы путем применения весенней и поздней азотной подкормки посевов. Сочетание методов почвенной и растительной диагностики дает возможность направленно регулировать уровень азотного питания озимой пшеницы в зависимости от разнообразия почвенно-климатических и агротехнических факторов.

Пример расчета дозы фосфорных удобрений [11]. Исходные данные: почва дерново-подзолистая супесчаная; рН 4,5; фактическое содержание подвижного фосфора 4,6, планируемое - 9 мг/100 г почвы.

Дозу фосфоритной муки определяют по формуле Д = (В-А)-С или Д = (9,0-4,6)∙60 = 264 кг Р₂0₅/га,

где Д - доза Р₂0₅ (кг/га); В - планируемый уровень содержания Р₂0₅ (мг/100 г почвы); А - фактическое содержание Р₂О₅ (мг/100 г почвы); С - расход Р₂О₅ для повышения его содержания на 1 мг/100 г почвы.

При оптимизации фосфорного удобрения необходимо пользоваться и другими показателями, определяющими фосфатный режим почвы.

1. Балансовый коэффициент использования (коэффициент баланса, коэффициент выноса, показывающий, какую часть составляет вынос питательных веществ, от внесенных с удобрениями) рассчитывают по формуле

где

К_б - коэффициент баланса; В - вынос фосфора с урожаем; Д - доза внесенного фосфора.

2. Коэффициент компенсации возмещения, или интенсивность баланса (К_в), величина, обратная К_б, т.е.

Коэффициент баланса представляет меру эффективности удобрений при соответствующем содержании питательных элементов в данных почвенных условиях.

Увеличение или снижение дозы удобрений (V_onr %) в соответствии с выносом растениями питательного вещества вычисляется по формуле

Оптимальная доза удобрений рассчитывается по формуле

Д_опт =В_опт∙V%.

Затем определяют степень обеспечения почв фосфором в зависимости от содержания его подвижной формы (К):

К = Д_опт – В_опт.

При низкой обеспеченности почв подвижным фосфором К составляет 48-55, при средней - 17-20, а при высокой будет - 3-6 кг Р₂0₅/га.

3. Дозы фосфорных и калийных удобрений рассчитываются по формуле

Д_Р(К)) = В_п - S_o + С_Р(К) , где

Д_Р(К) - доза фосфорных или калийных удобрений (кг/га, д. в.);

В_п - вынос фосфора или калия планируемым урожаем (кг/га);

S_o -содержание фосфора или калия в органических удобрениях (кг/га);

С_Р(К - количество фосфора (или калия), увеличивающее содержание этих элементов на 10 мг/кг в почвах с очень низким содержанием и на 5 мг/кг в почвах со средним содержанием питательных веществ (кг/га).

За оптимальный уровень принимается содержание подвижного фосфора в почве, при котором может быть достигнуто не менее 90-95% от максимального урожая, а недостающие 5-10% восполняются фосфором удобрений для компенсации выноса планируемым урожаем.