Сельскохозяйственных культур в удобрениях
Основные принципы построения системы удобрения
Эффективность удобрений обеспечивается при применении их по научно обоснованной системе с учетом конкретных почвенных и климатических условий, особенностей питания культур, вида севооборота, используемой агротехники, состава и свойств удобрений и многих других факторов.
Систему удобрения можно рассматривать на уровне хозяйства, в севообороте или на другом объекте использования удобрений (в защищенном грунте, многолетних насаждениях, на лугах и пастбищах) и систему удобрения отдельных культур.
Система удобрения хозяйства имеет целью рациональное использование удобрений и охрану окружающей среды. Она включает следующие элементы: накопление, приобретение, хранение и учет удобрений; рациональное распределение удобрений по объектам использования; подготовка, транспортировка и внесение удобрений; контроль за действием удобрений и учет их агрономической и экономической эффективности.
Количественно система удобрения сельскохозяйственных культур в хозяйстве характеризуется объемом органических (в тоннах) и минеральных (в кг д.в.) удобрений в расчете на 1 га сельскохозяйственных угодий. Например, на 1 га сельхозугодий в хозяйстве вносится в среднем за год 10 т органических удобрений и 215 кг NPK, из них 70 кг азота, 60 – фосфора и 85 кг – калия.
Качественно систему удобрения хозяйства характеризуют показатели агрономической и экономической эффективности использования удобрений. Об уровне агрономической эффективности удобрений в целом по хозяйству судят по окупаемости прибавкой урожая всех культур (в кормовых единицах) 1 т органических и 1 кг д.в. минеральных удобрений (сумма NPK). К показателям экономической эффективности относятся чистый доход (прибыль) с 1 га, а также окупаемость затрат, связанных с применением удобрений.
Система удобрения в севообороте – это научно обоснованный многолетний план применения удобрений с учетом плодородия почв, предшественников, погодных условий, биологических особенностей растений и сортов, состава и свойств удобрений. В плане применения удобрений в севообороте предусматривается оптимальное их распределение между культурами севооборота с целью повышения плодородия почвы и получения плановых урожаев всех культур севооборота, а также предотвращения загрязнения окружающей среды.
Аналогичны цели систем удобрения других объектов использования удобрений (лугов, пастбищ, лесополос и др.).
Количественно систему удобрения севооборота характеризует средний объем (на 1 га) удобрений, вносимых ежегодно и за ротацию севооборота (в последнем случае говорят о насыщенности севооборота удобрениями). Минеральные удобрения учитываются в килограммах д.в. NPK, органические – в пересчете на стандартный навоз (в тоннах). Качественно система удобрения севооборота характеризуется окупаемостью 1 кг д.в. минеральных удобрений и 1 т органических удобрений урожаем всех культур севооборота (в пересчете на кормовые единицы). Система удобрения севооборота разрабатывается на ротацию, лугов, пастбищ, многолетних насаждений и др. – на период их использования.
Система удобрения культуры предусматривает определение потребности в органических и минеральных удобрениях, выбор видов и форм удобрений, установление сроков и способов их внесения, оплату удобрений прибавкой урожая. Количественно ее характеризует объем (доза) внесения удобрений за период вегетации (в тех же, что и для севооборота, единицах измерения), качественно - оплата 1 кг д.в. NPK или 1 т органических удобрений прибавкой урожая (в кг).
Определение доз минеральных удобрений
Физиологические основы определения потребности
сельскохозяйственных культур в удобрениях
Для определения потребности растений в элементах питания за вегетацию пользуются понятием "вынос питательных элементов урожаем". Количественно вынос 
питательных элементов может рассчитываться исходя из биологического урожая или на единицу урожая основной продукции с учетом соответствующего количества побочной продукции (солома, ботва). Максимум накопления элементов питания растением приходится на начало созревания, позже их становится меньше вследствие опадения листьев, оттока питательных элементов из корней в почву и т.д.
Количество питательных элементов, которое потребляется растениями для создания биологической массы урожая (зерно, солома, пожнивно-корневые остатки, а также питательные элементы, частично переходящие из корней в почву), называют биологическим выносом питательных элементов с урожаем. Он подразделяется на хозяйственный вынос и остаточный.
Хозяйственный вынос –это та часть биологического выноса питательных элементов, которая увозится с поля с продукцией (с зерном и соломой, корнеплодами и ботвой). Если солома или ботва остались в поле, то питательные элементы, содержащиеся в них, не учитываются в хозяйственном выносе (табл. 14.1).
Остаточная часть выноса –это питательные элементы, оставшиеся на поле с пожнивно-корневыми остатками, опавшими листьями, просыпанными зерном и половой, а также перешедшие из корней в почву. На остаточный вынос приходится значительная, а иногда и большая часть питательных элементов, которые были использованы растениями для создания урожая.
Хотя хозяйственный вынос питательных элементов является только частью биологического и не отражает потребности в них растений, но так как остаточный вынос питательных элементов остается в поле и постепенно становится доступным для растений, то для характеристики потребности растений в питательных элементах используют величину хозяйственного выноса в расчете на единицу основной продукции (тонна, центнер) с учетом соответствующего количества побочной. С помощью этого показателя и определяются дозы внесения удобрений. Величина этого показателя у одних и тех же культур существенно различается (в 1,5 раза и более) в зависимости от почвенных условий, сорта, уровня урожайности, объемов внесения удобрений, условий орошения. Удельный вынос питательных элементов на торфяных почвах выше, чем на минеральных, о чем свидетельствуют данные табл. 2.5 и 2.6. Вынос питательных элементов единицей основной продукции, как правило, увеличивается при внесении удобрений, причем в большей степени возрастает вынос калия, затем – азота и в меньшей степени – фосфора. С увеличением доли побочной продукции повышается и общая величина показателя. При неблагоприятном влиянии на растение одного или нескольких факторов внешней среды также может увеличиваться вынос питательных элементов в расчете на единицу продукции. В оптимальных условиях роста и развития растения более экономно расходуют элементы питания.
14.1. Хозяйственный вынос N, Р2О5 и К2О урожаем сельскохозяйственных культур,
% от биологического
| Культура | N | Р2О5 | К2О |
| Многолетние травы (клевер с тимофеевкой] | |||
| Клевер первого года пользования | |||
| Клевер второго года пользования | |||
| Однолетние травы (вика, горох с овсом) | |||
| Зерновые | |||
| Картофель | |||
| Кукуруза на силос | |||
| Кормовые бобы на силос | |||
| Томаты | |||
| Огурцы | |||
| Капуста белокочанная | |||
| Лук-репка | |||
| Капуста цветная |
Большинство сельскохозяйственных культур выносит азота больше, чем калия и фосфора. Из зерновых по выносу азота на первом месте пшеница, затем идут ячмень, озимая рожь, овес. Гречиха выносит много азота и значительно больше, чем зерновые колосовые, калия, из бобовых больше всего выносит калия люпин. Следом за ним по 
убывающей располагаются горох, пелюшка, кормовые бобы, сераделла. Картофель, сахарная и кормовая свекла, многолетние злаковые травы, овощные культуры выносят калия больше, чем азота. Так, если N, Р2О5 и К2О в урожае зерновых соотносятся, в среднем, как 1:0,4:1, то в урожае корнеплодов как 1:0,32:1,5, многолетних злаковых трав – 1:0,3:1,6, многолетних бобово-злаковых трав – 1:0,3:1,49, овощных культур (в среднем) 1:0,37:1,2.
В создании урожая растения используют питательные элементы не только из удобрений, а также из запасов почвы. Степень усвоения питательных элементов из почвы и из удобрений принято выражать коэффициентами.
Количество питательного элемента в пахотном слое (0–20 см) определяют, умножая содержание его по картограмме (мг/кг почвы) на коэффициент пересчета (последний равен 3 при плотности почвы 1,5 г/см3, 2,8 – при плотности 1,4 г/см3, 2,6 – при 1,3 г/см3; для торфяных почв коэффициент пересчета равен 0,5). Например, если по картограмме содержание фосфора в подвижной форме составляет 150 мг в 1 кг минеральной почвы, то запасы его в пахотном слое будут равны 450 кг/га (150×3).
Доля потребленного из запасов почвы питательного элемента от общего количества его подвижных форм в пахотном слое на 1 га выражается коэффициентом (в процентах или десятичной дробью), который рассчитывается по формуле Кп = а/в ∙ 100, % , где а – количество элемента питания, выносимое с урожаем на неудобренной почве, кг/га; в – содержание подвижной формы элемента питания в пахотном слое, кг/га.
Коэффициенты использования питательных элементов из почвы, меняются в зависимости от биологических особенностей культуры, плодородия почвы, погодных условий, уровня агротехники и др. Чем выше содержание элемента питания в почве в доступной форме, тем ниже коэффициент его использования растениями. Коэффициенты использования питательных элементов выше в условиях орошения (в 1,5–2 раза), а также при внесении органических, минеральных удобрений и известковых материалов, усиливающих доступность питательных элементов из почвы. Кроме того, коэффициенты учитывают усвоение питательных элементов из пахотного слоя, а растения могут использовать их и из более глубоких слоев. Все это затрудняет использование коэффициентов для расчета доз удобрений.
Средние значения коэффициентов использования питательных элементов растениями из дерново-подзолистых почв приводятся в табл. 14.2. На торфяно-болотных почвах сельскохозяйственные культуры усваивают из запасов почвы 10–20 % (в среднем 15 %) фосфора и 30–50 % (в среднем 40%) калия.
14.2. Коэффициенты использования сельскохозяйственными культурами Р2О5 и К2О
из дерново-подзолистых почв, %
| Культуры | Р2О5 | К2О |
| Зерновые, зернобобовые, однолетние и многолетние травы | ||
| Лен-долгунец | ||
| Кукуруза на силос | ||
| Картофель, сахарная и кормовая свекла, овощные культуры - | 20 – 25 | |
| Сенокосы | ||
| Рапс яровой, редька масличная |
Использование растениями азота почвы зависит от содержания в ней гумуса и уровня его минерализации. По данным Института почвоведения и агрохимии, в Беларуси в расчете на 1 % гумуса сельскохозяйственные культуры из почвы усваивают в среднем 20–25 кг/га азота, т.е. при содержании гумуса в почве 2 % может быть усвоено 40–50 кг/га азота. Коэффициенты использования питательных элементов промежуточными посевами меньше, так как вегетационный период их значительно короче (75–60 дней). В расчете на 1 % гумуса промежуточные посевы используют примерно 10–12 кг/га азота, 3–4 % подвижных форм фосфатов и 5–6 % калия.
Степень усвоения растениями элемента питания, вносимого с удобрением, выражается коэффициентом использования питательных элементов из удобрений, который рассчитывается по данным полевых опытов с удобрениями (чаще разностным методом) по следующей формуле: К = [(Ву – Во) : С ] ∙ 100, %, где Ву – вынос питательного элемента с урожаем на удобренном участке, кг/га; Во – вынос питательного элемента с урожаем на контрольном (неудобренном) участке, кг/га; С – количество питательного элемента, внесенное с удобрением, кг/га.
Такой способ расчета коэффициента имеет серьезный недостаток, так как условно принимается, что при внесении удобрений количество используемых растениями питательных элементов из почвы не изменяется, хотя это не так. Кроме того, правильнее было бы определять коэффициент использования элемента питания растениями из удобрения на фоне других питательных элементов, чем в сравнении с абсолютным контролем (без внесения удобрений). Более точно коэффициент можно определить только изотопным методом.
Коэффициенты использования растениями элементов питания из удобрений варьируют в меньших пределах, чем коэффициенты использования элементов из почвы. Но и они существенно изменяются в зависимости от свойств почвы, биологических особенностей культур, погодных условий, форм удобрений, способа их внесения и др. Так, коэффициенты меньше при больших дозах удобрений и высокой кислотности почвы, при сплошном внесении удобрений по сравнению с локальным. Из труднорастворимых форм удобрений (фосфоритная мука) питательные элементы усваиваются растениями в меньшей степени, чем из водорастворимых форм. Примерно одинаково (К = 15–20 %) растения усваивают фосфор из суперфосфатов, аммофоса, аммофосфата, суперфоса и несколько лучше из ЖКУ. На легких почвах фосфор из минеральных удобрений усваивается лучше, чем на связных.
Из минеральных удобрений на кислых почвах плохо используются растениями азот и фосфор. Известкование почвы повышает использование из удобрений азота и фосфора, но снижает степень усвоения калия (проявляется антагонизм ионов кальция и калия). В нормальные по увлажнению годы азот и калий из удобрений используются лучше, чем в засушливые.
Средние значения коэффициентов использования питательных элементов из органических и минеральных удобрений при нормальных условиях выращивания приводятся в табл. 14.3.
На второй год из минеральных удобрений используется 2–3 % азота, на третий – 1–1,5 % от внесенного, всего же во второй и последующие годы – около 8–10 % по сравнению с годом внесения. Поэтому при расчете доз удобрений коэффициент использования азота из минеральных удобрений в первый год принимается 60–70 %, без учета последующих лет.
Влияние питательных элементов пожнивных и корневых остатков также учитывается при разработке системы 
удобрений в севообороте (табл. 14.4). Минерализация остатков, особенно бобовых культур, протекает интенсивно, и коэффициенты использования из них растениями питательных элементов примерно такие же, как из органических удобрений. Прежде всего, учитывается влияние пожнивных и корневых остатков на азотное питание растений. Из пожнивных и корневых остатков бобовых последующие культуры используют за три года соответственно 20–25, 15–20 и 5–10 % содержащегося в них азота. Так, если в пожнивных и корневых остатках клевера при урожае сена 40 ц/га на 1 га содержится около 120 кг азота (3,0 ∙ 40 = 120), а первой культурой (зерновыми) используется 25 % азота, т.е. 30 кг, это позволит повысить урожайность примерно на 1 т/га. Это количество азота эквивалентно используемому из 50 кг/га минеральных удобрений: 30:60 ∙ 100 = 50 кг (60 – коэффициент использования азота растениями из минеральных удобрений).
14.4. Количество пожнивно-корневых остатков в пахотном слое и содержание
в них питательных элементов на дерново-подзолистых почвах
| Культура | Урожай-ность, ц/га | Количество сухих пожнивно-корневых остатков, на 1 ц основной продукции, кг | Содержание питательных элементов в пожнивных и корневых остатках, кг на 1 ц основной продукции | ||
| N | Р2О5 | К2О | |||
| Клевер 1-го и 2-го года пользования (сено) | 21–30 | 1,5 | 3,2 | 0,90 | 1,6 |
| 31–40 | 1,4 | 3,0 | 0,85 | 1,5 | |
| 41–60 | 1,3 | 2,8 | 0,80 | 1,4 | |
| 61–70 | 1,2 | 2,6 | 0,70 | 1,3 | |
| Бобово-злаковые многолетние травы (клевер + тимофеевка) 1-го и 2-го года пользования (сено) | 21–30 | 1,5 | 2,9 | 1,10 | 2,5 |
| 31–40 | 1,4 | 2,8 | 1,00 | 2,3 | |
| 41–60 | 1,3 | 2,6 | 0,90 | 2,15 | |
| 61–70 | 1,2 | 2,4 | 0,90 | 2,0 | |
| Тимофеевка 1-го и 2-го года пользования (сено) | 21–30 | 1,6 | 2,9 | 1,33 | 3,7 |
| 31–40 | 1,5 | 2,7 | 1,25 | 3,5 | |
| 41–60 | 1,4 | 2,5 | 1,10 | 3,2 | |
| 61–70 | 1,3 | 2,3 | 1,00 | 3,0 | |
| Озимые зерновые (зерно) | 16–20 | 1,5 | 0,90 | 0,41 | 1,6 |
| 21–25 | 1,4 | 0,85 | 0,38 | 1,5 | |
| 26–30 | 1,3 | 0,75 | 0,35 | 1,4 | |
| 31–35 | 1,2 | 0,72 | 0,32 | 1,25 | |
| более 36 | 1,1 | 0,65 | 0,30 | 1,15 | |
| Яровые зерновые (зерно) | 11–20 | 1,3 | 0,91 | 0,44 | 1,95 |
| 21–30 | 1,2 | 0,84 | 0,41 | 1,80 | |
| 31–35 | 1,1 | 0,77 | 0,37 | 1,65 | |
| 35–40 | 1,0 | 0,70 | 0,34 | 1,50 | |
| более 40 | 0,9 | 0,63 | 0,30 | 1,35 | |
| Горох (зерно) | 11–20 | 1,3 | 2,35 | 0,47 | 1,43 |
| 21–30 | 1,2 | 2,17 | 0,43 | 1,32 | |
| 31–35 | 1,1 | 2,00 | 0,40 | 1,21 | |
| Продолжение таблицы 14.4 | |||||
| Кукуруза на силос (зеленая масса) | 150–250 | 0,14 | 0,09 | 0,040 | 0,22 |
| 251–350 | 0,12 | 0,07 | 0,030 | 0,19 | |
| 351–400 | 0,10 | 0,06 | 0,026 | 0,15 | |
| более 400 | 0,09 | 0,05 | 0,020 | 0,14 | |
| Картофель (клубни) | 101–200 | 0,13 | 0,09 | 0,03 | 0,32 |
| 201–300 | 0,12 | 0,08 | 0,025 | 0,30 | |
| 0,11 | 0,07 | 0,02 | 0,27 | ||
| Люпин на зеленую массу | 101–150 | 0,19 | 0,66 | 0,14 | 0,38 |
| 151–200 | 0,18 | 0,63 | 0,13 | 0,36 | |
| 201–300 | 0,17 | 0,60 | 0,12 | 0,34 | |
| более 300 | 0,16 | 0,56 | 0,11 | 0,32 | |
| Люпин на семена (зерно) | 11–15 | 4,4 | 5,3 | 1,32 | 7,20 |
| 16–20 | 4,3 | 5,15 | 1,29 | 7,00 | |
| 21–25 | 4,2 | 5,00 | 1,26 | 6,90 | |
| 26–30 и более | 4,1 | 4,9 | 1,23 | 6,70 |
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Что такое система удобрения сельскохозяйственных культур в севообороте?
2. Каковы физиологические основы определения потребности сельскохозяйственных культур в удобрениях?
3. Чем различаются биологический и хозяйственный вынос питательных элементов?
4. Что влияет на использование растениями питательных элементов из почвы?
5. От чего зависит использование растениями питательных элементов из органических и минеральных удобрений?
6. Назовите средние коэффициенты использования питательных элементов растениями из почвы, органических и минеральных удобрений.
7. 
Как рассчитываются коэффициенты использования питательных элементов растениями из почвы и удобрений?
8. Как учитываются пожнивные и корневые остатки сельскохозяйственных культур при определении доз удобрений?