- Методы определения доз удобрений
- Методы, основанные на обобщении данных с эмпирическими дозами удобрений
- Таблица. Оптимальные дозы минеральных удобрений (кг/га) под основные сельскохозяйственные культуры (обобщение Литвака, 1990)
- Таблица. Дозы и способы внесения микроудобрений под основные культуры (обобщение Литвака, 1990)
- Методы, основанные на обобщении данных с использованием балансовых расчетов
- Таблица. Дифференцированные по плодородию почв разностные коэффициенты использования питательных элементов органических и минеральных удобрений в Нечерноземье (средние за ротацию севооборотов), % 1 Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия/Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Колос, 2002. — 584 с.: ил.
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 пшеница | Нечерноземная | 100 | 90 | 90 |
| Лесостепная | 85 | 80 | 65 | |
| Степная | 75 | 70 | 50 | |
| Кукуруза | Лесостепная | 100 | 80 | 70 |
| Степная | 80 | 70 | 60 | |
| Картофель | Нечерноземная | 95 | 90 | 110 |
| Лесостепная | 90 | 90 | 90 | |
| Степная | 85 | 80 | 70 | |
| Силосные культуры | Нечерноземная | 100 | 80 | 105 |
| Лесостепная | 100 | 75 | 80 | |
| Степная | 65 | 60 | 55 | |
| Сахарная свекла | Нечерноземная | 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:
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:
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:
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:
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.
Таблица. Дифференцированные по плодородию почв разностные коэффициенты использования питательных элементов органических и минеральных удобрений в Нечерноземье (средние за ротацию севооборотов), % 1 Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия/Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Колос, 2002. — 584 с.: ил.
| 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 |
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.
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:
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.
Источник