Расчет ожидаемого баланса питательных веществ в севообороте и прогноз возможного изменения почвенного плодородия по завершении ротации севооборота
Баланс питательных веществ - это эколого-агрономический показатель, отражающий круговорот питательных веществ в земледелии.
Определение баланса питательных веществ в севообороте позволяет, прежде всего, оценить влияние удобрений на плодородие почвы. Кроме того, показатели баланса служат основой качества контроля (сертификации) получаемой с/х продукции и загрязнения окружающей среды при положительных его величинах.
Баланс элементов питания складывается из приходных и расходных статей.
Приходные статьи баланса (кг д.в. на 1га)
1. Поступление питательных веществ с минеральными удобрениями.
В приходную часть включается всё количество питательных веществ, выраженное в кг N, Р2О5, К2О на 1 га и внесенное со всеми видами минеральных удобрений (берется из таблицы 15 «Курсовой работы…»).
2. Поступление питательных веществ с органическими удобрениями (табл. 15 «Курсовой работы …»).
Принято считать, что среднее содержание питательных веществ в подстилочном навозе составляет: N-0,5, Р2О5 – 0,25 и К2О – 0,6 %. Если применяются другие виды органических удобрений, то применяются коэффициенты пересчета (табл. 2).
3. Поступление питательных веществ с семенами.
При расчетах учитываются нормы высева (табл. 20) и содержание азота фосфора и калия в посевном и посадочном материале (табл. 21).
Таблица 20 – Нормы высева семян, ц/га
| Культуры | Зоны | |
| лесостепная | степная | |
| Озимые зерновые (рожь, пшеница) | 2,0 | 1,7-2,0 |
| Яровые зерновые (пшеница, ячмень, овес, зернобобовые) | 1,8-2,0 | 1,5-1,8 |
| Кукуруза на зерно | 0,3 | 0,2 |
| Кукуруза на силос и зеленый корм | 0,6-0,8 | 0,4-0,5 |
| Травы однолетние | 1,8 | 1,3 |
| Сахарная свекла | 0,08 | 0,06 |
| Подсолнечник | 0,08 | 0,06 |
| Просо | 0,2 | 0,2 |
| Гречиха | 0,8 | 0,5 |
Таблица 21 – Содержание элементов питания в семенах сельскохозяйственных культур
| Культура | Содержание, % | ||
| N | Р2О5 | К2О | |
| Озимая пшеница | 2,50 | 0,85 | 0,50 |
| Озимая рожь | 2,00 | 0,85 | 0,60 |
| Ячмень | 2,10 | 0,85 | 0,55 |
| Овес | 2,10 | 0,85 | 0,50 |
| Яровая пшеница | 3,40 | 0,85 | 0,60 |
| Горох | 4,50 | 1,00 | 1,25 |
| Просо | 1,85 | 0,65 | 0,50 |
| Гречиха | 1,80 | 0,57 | 0,27 |
| Подсолнечник | 2,61 | 1,39 | 0,96 |
| Сахарная свекла (семена) | 2,36 | 1,18 | 1,03 |
| Кукуруза | 1,80 | 0,57 | 0,37 |
| Сахарная свекла (корнеплоды) | 0,24 | 0,08 | 0,25 |
| Картофель (клубни) | 0,32 | 0,14 | 0,60 |
4. Несимбиотическая азотфиксация.
Поглощение атмосферного азота и превращение его в органическую форму осуществляется свободно живущими почвенными микроорганизмами. В зависимости от почвенно-климатических условий за счет несимбиотической фиксации синтезируется от 3 до 10 кг N. Для ЦЧР в среднем 8 кг/га.
5. Симбиотическая азотфиксация (фиксация атмосферного азота клубеньковыми бактериями бобовых культур).
Азотфиксация у различных бобовых культур неодинакова (таблица 22)
Таблица 22 – Симбиотическая азотфиксация
| Культуры (продукция) | Фиксация азота из воздуха, кг N на 1 кг выноса азота урожаем |
| Зерновые бобовые | 0,8 |
| Клевер (сено) | 1,4 |
| Бобово-злаковые смеси (сено) | 0,7 |
| Однолетние травы (смеси гороха, вики с овсом и др. культурами) на зеленую массу | 0,5 |
Примечание: При низких урожаях (до 10 ц/га зернобобовых, до 20 ц/га сена бобово-злаковых и менее 100 ц/га зеленой массы однолетних трав) фиксация азота в 1,5 раза выше.
6. Поступление азота с атмосферными осадками.
Эта величина изменяется в зависимости от наличия в непосредственной близости соответствующих предприятий и климатических условий. В среднем для ЦЧЗ равно 6 кг/га.
Расходные статьи баланса (кг д.в. на 1 га)
1. Вынос питательных веществ урожаем сельскохозяйственных культур.
Рассчитывается как произведение показателей выноса одной тонной основной продукции (табл. 14) на планируемую урожайность культур севооборота.
2. Потери азота за счет денитрификации (газообразные потери).
Потери от денитрификации происходят в весенний и осенний периоды, когда почва переувлажнена, а температура достаточна, как для микробиологических, так и для химических процессов, приводящих к восстановлению окислов азота до молекулярной формы. Величина потерь азота за счет денитрификации в среднем составляет от 10 до 20% от дозы внесенного азота с минеральными удобрениями и 5-10 % азота, поступившего с органическими удобрениями.
Кроме того, нужно учитывать, что газообразные потери азота могут происходить и за счет азота почвы. Средняя величина этих потерь 6-12 кг/га.
3. Потери питательных веществ за счет эрозии.
Средние потери элементов питания на эродированных почвах приведены в таблице 23.
Таблица 23 – Потери элементов питания на эродированных почвах, кг/га
| Элемент | Степень эродированности почв | ||
| слабоэродированные | среднеэродированные | сильноэродированные | |
| N | |||
| Р2О5 | 7,5 | ||
| К2О |
4. Потери питательных веществ за счет вымывания (инфильтрация с атмосферными осадками).
Величина потерь питательных веществ за счет вымывания изменяется в очень широких пределах и зависит от почвенно-климатических условий и, прежде всего, от типа водного режима (таблица 24).
Таблица 24 – Потери питательных веществ при вымывании, кг/га
| Зоны | N | Р2О5 | К2О | |||
| Нечерноземная | 10-12 | 20-25 | 0,4-0,5 | 0,8-1,0 | 4,5-5,0 | 10-12 |
| Лесостепная | 5-6 | 10-12 | 0,2-0,3 | 0,4-0,5 | 2-3 | 4-5 |
| Степная | 2-3 | 4-5 | - | - | - | - |
Примечание: 1- для почв среднего и тяжелого гранулометрического состава; 2 - для почв легкого гранулометрического состава.
Оценка показателей баланса питательных веществ
Подсчитав приходные и расходные статьи, определяют показатель интенсивности баланса по каждому элементу, который представляет собой отношение суммарной величины прироста к величине суммарного расходования, выраженное в процентах. Интенсивность может быть меньше 100% (дефицитный баланс), равна 100% (бездефицитный баланс) и более 100% (положительный баланс).
Уровень интенсивности баланса азота связан, в первую очередь, с продуктивностью севооборота и вкладом биологического азота. В полевых севооборотах на дерново-подзолистых почвах оптимальная интенсивность баланса азота, обеспечивающая планируемую продуктивность и экономическую безопасность агроэкосистем, составляет 115-120% (с обязательным участием бобовых культур или их травосмесей с преобладанием бобового компонента), на черноземных почвах – 90-100%.
Интенсивность баланса фосфора и калия зависит от планируемой скорости увеличения содержания подвижных питательных элементов и их исходного наличия в почве. В таблице 25 приведены показатели интенсивности баланса фосфора и калия, при которых увеличение содержания питательных элементов в почве сопровождается повышением продуктивности севооборота или ее стабилизацией.
Таблица 25 - Примерные нормативы баланса питательных веществ в севообороте для черноземных почв (справочник " Химизация в отраслях АПК ", 1989 г.)
| Содержание питательных элементов в почве | Интенсивность баланса, % | ||
| N | P2O5 | K2O | |
| Низкое и очень низкое Среднее Повышенное Высокое Очень высокое | - - |
Более высокие показатели баланса фосфора и калия ускоряют темпы изменения плодородия почв. Они оправдывают себя только при высокой культуре земледелия в хозяйстве, обеспечивающей плановую продуктивность севооборота.
Баланс фосфора и калия в почве согласуется с изменением доступных их соединений в почве под действием фосфорно-калийных удобрений. При положительном балансе этих элементов питания можно сделать прогноз изменения содержания фосфора и калия в почвах севооборота.
Расчет прогнозируемого содержания усвояемых форм фосфора и калия делают на основе формулы:
,
где Спр – прогнозируемое содержание питательного вещества, мг на 1 кг почвы;
Сисх – исходное содержание питательного вещества, мг на 1 кг почвы;
Пмин – поступление питательного вещества с минеральными удобрениями, кг/га;
Порг - поступление питательного вещества с органическими удобрениями, кг/га;
В – вынос питательного вещества урожаем, кг/га;
Нр – норма расхода фосфора или калия, внесенного сверх выноса на увеличение его содержания на 10 мг на 1 кг почвы;
0,1 – коэффициент перехода от 10 мг к 1 мг;
Т – период, за который делается прогноз, лет.
Оценку прогнозируемого содержания доступных (усвояемых) форм фосфора и калия следует делать исходя из их оптимального уровня в черноземах: Р2О5 – 150-200 мг/кг (4-5 класс) и К2О – 120-180 мг/кг (5-6 класс)
Составление баланса элементов питания позволяет осуществлять контроль и за состоянием окружающей среды.