Эффективность удобрений в РФ.

При правильном использовании от 1 т органических удобрений получают 1 ц зерна, от 1 ц минеральных удобрений в условных туках в среднем по стране получают прибавку урожая: зерна 1 — 1,3 ц, картофеля 5 — 7,5, овощей до 12. Одновременно улучшается качество урожая. Окупаемость 1 руб. затрат составляет в среднем по стране на всех культурах 2 — 3 руб.

Большое разнообразие в нашей стране почвенно-климатических условий обусловливает различную эффективность удобрений. В результате проведенных опытов установлено следующее.

1. Прибавки от минеральных удобрений в европейской части РФ уменьшаются с запада на восток и с севера на юг. В Сибири действие удобрений снижается с востока на запад.

2. Эффективность удобрений зависит от типа почвы и количества выпадаемых осадков. На дерново-подзолистых серых лесных почвах и выщелоченных черноземах проявляется высокое действие азотных удобрений. На черноземных почвах относительно усиливается действие фосфорных удобрений, а на легких почвах — калийных. На обыкновенных и южных черноземах, каштановых почвах из-за недостатка осадков эффективность удобрений снижается.

3. Абсолютные урожаи сельскохозяйственных культур возрастают с севера на юг и находятся в прямой зависимости от содержания подвижного фосфора в почве. Эффективность же фосфорных удобрений снижается по мере повышения уровня фосфатов в почве. Действие азотных удобрений возрастает по мере повышения содержания фосфатов в почве.

4. Эффективность органических удобрений уменьшается по мере уменьшения выпадения осадков с севера на юг и с запада на восток. Продолжительность действия удобрений на почвах тяжелого механического состава 3 — 4 года, на почвах легкого механического состава 1—2 года.

5. На действие удобрений также оказывают влияние такие свойства почвы, как реакция среды, механический состав, степень окультуренности.

6. Эффективность удобрений увеличивается при орошении. Учет всех факторов при составлении системы удобрения является главным для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур и дальнейшего повышения плодородия почвы.

3. Определение системы удобрения. Предмет методы и связь с другими дисциплинами. Основные принципы построения системы удобрения в севообороте, отдельной культуры. Задачи системы применения удобрений.

Система удобрения - план примене­ния удобрений в севообороте с учетом предшественни­ков, плодородия почвы, климатических условий, би­ологических особенностей растений и сортов, состава и свойств удобрений. Правильная система удобрения спо­собствует повышению плодородия почв, росту урожай­ности при хорошем качестве сельскохозяйственной про­дукции. Кроме того, повышается эффективность удоб­рений и производительность труда, предотвращается загрязнение средствами химизации окружающей среды. Система удобрения разрабатывается для хозяйства, севооборота, лугов, пастбищ, многолетних насаждений, защищенного грунта, отдельных культур.

Система удоб­рения в хозяйстве включает: накопление, приобретение и хранение удобрений; распределение их по объектам использования (севообороты, луга, пастбища, много­летние насаждения и т. д.); подготовку, транспортиров­ку и внесение удобрений; определение агрономической и экономической их эффективности.

Система удобрения в севообороте заключается в рас­пределении органических и минеральных удобрений между сельскохозяйственными культурами и определе­нии способов внесения удобрений с учетом обеспечен­ности ими хозяйства, плодородия почв на всей площади севооборота, прямого действия удобрений и его после­действия. Количественным показателем системы удобрения се­вооборота является насыщенность его удобрениями — средняя масса удобрений, приходящаяся на 1 га пашни ежегодно и за ротацию. Продуктивность севооборота в значительной мере определяется его насыщенностью удобрениями.

Система удобрения отдельных сельскохозяйственных культур заключается в определении их потребности в органических и минеральных удобрениях, установлении сроков и способов их внесения, оплаты удобрений при­бавкой урожая.

Основные положения при составлении системы удобрения в хозяйстве:

1. Величина планируемой урожайности

2. Свойства почвы

3. Агротехника

4. Предшественник

5. Способы внесения удобрений

6. Экологическая обоснованность применяемых удобрений

Предметом СПУ является научнообоснованные дозы, сроки, формы, способы внесения органических и минеральных удобрений под конкретную культуру с целью получения максимального урожая хорошего качества с минимализацией трудовых и материальных затрат.

При изучении системы удобрения используют следующие методы:

· лабораторные (анализы растений, почв и удобрений),

· полевые опыты,

· балансовые расчетные методы определения норм удобрений,

· математические методы с использованием ЭВМ.

СПУ тесно связана с рядом сельскохозяйственных наук – агрохимией, почвоведением, земледелием, растениеводством и др.

Основные принципы построения системы удобрения в севообороте, отдельной культуры

При построении системы удобрения необходимо чтобы учитывались:

Величина планируемой урожайности.

При разработке системы удобрения в севообороте должна быть учтена величина планируемой урожайности, потребность для ее получения в питательных веществах в целом и по периодам роста сельскохозяйственных культур с учетом особенностей их питания.

2. Свойства почвы.

При составлении системы удобрения следует учитывать особенности почвы: ее тип, механический состав, реакцию среды, содержание питательных веществ в почве, окультуренность и водный режим. При распределении удобрения очень важно знать реакцию почвенного раствора, буферность почв, степень насыщенности основаниями и другие агрохимические свойства.

3.Агротехника.

Роль агротехники становится решающей при использовании высоких доз удобрений. При нарушении агротехники и сроков проведения сельскохозяйственных работ удобрения не проявят своего высокого действия и затраты на них окажутся неоплаченными.

4.Предшественник.

При размещении удобрений в севообороте очень важно учитывать роль предшествующей культуры. Размещение любой культуры по наилучшему предшественнику — одно из условий получения высоких урожаев и высокой эффективности удобрений.

5.Способы внесения удобрения.

Применение различных приемов и способов внесения удобрений имеет целью сделать питательные вещества удобрений максимально доступными для растений, обеспечить растения питанием на всех периодах их роста и развития, особенно в критические периоды и периоды максимального потребления, сократить потери в результате вымывания; уменьшить химическое и необменное поглощение вносимых элементов и переход их в недоступные для растений формы. При этом учитываются физиологические требования отдельных культур, характер их корневой системы, свойства почвы и удобрений.

Основные задачи: повышение плодородия почв, рост уро­жайности всех сельскохозяйственных культур и управ­ление их качеством, определение общей потребности в удобрениях на перспективу, повышение производитель­ности труда, охраны окружающей среды от загрязнения средствами химизации

4. Потребность культурных растений в удобрениях. Вынос элементов питания планируемым урожаем. Влияние условий внешней среды на поглощение корнями питательных веществ. Особенности питания сельскохозяйственных культур в различные периоды. Критический период. Период максимального потребления питательных веществ. Питание и качество урожая.

Потребность культурных растений в удобрениях. Вынос элементов питания планируемым урожаем

Количество питательных веществ, необходимое для создания урожаев сельскохозяйственных культур, определяют:

выносом элементов питания урожаем;

коэффициентами использования растениями основных питательных веществ из почвы и удобрений;

последействием удобрений, внесенных под предшествующую культуру;

влиянием пожнивно-корневых остатков предшественников

другими условиями.

Вынос элементов питания с урожаем – это потребность в них с/х культур для накопления единицы урожая или получения определенной урожайности с единицы площади. Выражается кг/т или кг/га.

На основании данных выноса элементов питания планируемой урожайностью, с учётом обеспеченности почв элементами питания в среднем по севообороту и использования питательных веществ из минеральных и органических удобрений, рассчитывается ориентировочная потребность в элементах питания с.-х. культур за севооборот, их соотношение и насыщенность минеральными удобрениями.

Вынос элементов питания планируемой урожайностью вычисляется по формуле:

X =П × В,

где X – необходимое количество питательных веществ для получения планируемой урожайности, кг/га;

П – планируемая урожайность, т/га;

В – вынос элементов питания 1т товарной продукции сельскохозяйственными культурами (см. спец. приложения).

1. Концентрация почвенного раствора.

Корни растения могут использовать элементы питания из сильно разбавленных растворов, однако при очень низких концентрациях растения могут страдать от недостатка питательных веществ.

Повышение концентрации до определенного предела (2-3 г/л) вызывает пропорциональный рост интенсивности поглощения элементов питания, при избыточно высоких концентрациях растения угнетаются, т.к. осмотическое давление раствора затрудняет поступление воды.

Оптимальная концентрация почвенного раствора при которой наиболее активно поглощаются питательные вещества изменяется в зависимости от вида растения и возраста.

Так хуже всего переносят повышенные концентрации: лен, люпин, морковь и огурец. Особенно чувствительны молодые растения.

2. Соотношение макро и микроэлементов.

Раствор в котором необходимые растению элементы питания находятся в оптимальной для данной фазы развития концентрации и соотношении называется физиологически уравновешенным. Одновременное присутствие в растворе нескольких видов катионов и анионов благодаря антагонизму создает более или менее благоприятные условия для развития растения. В то время как односолевой (неуравновешенный) раствор той же концентрации оказывает резко отрицательное воздействие.

Антагонизм это взаимное торможение одноименно заряженных ионов при поступлении их в растение. Пример: Са и К, Са и Мg, К и NH4, Са и Н.

Антагонизм анионов менее выражен. Отрицательную роль антагонизм может играть в неуравновешенных растворах, т.е. при резком преобладании того или иного иона.

Например известкование почв вызывает резкое повышение концентрации Са в итоге может снизится поступление К и Мg.

Обратный антагонизму процесс – синергизм. Это когда ионы ускоряют поступление друг друга в растение. Синергизм чаще всего рассматривается как взаимоотношение противоположно заряженных ионов. Например поступление ионов NO3 стимулирует поступление Са. Вместе с тем взаимодействия между ионами имеет более сложную природу. Одни и те же ионы могут действовать как положительно так и отрицательно на поглощение других ионов. Направленность действия зависит от содержания в среде того или иного элемента питания.

Например: повышение концентрации элемента находящегося в минимуме до оптимального уровня активизирует процессы обмена веществ в растении, как следствие стимулирует поступление других элементов (синергизм).

При дальнейшем повышении концентрации того же элемента в растворе нарушается соотношение элементов питания. Синергические отношения могут перейти в антогонистические т.к. избыток элемента будет затруднять поступление др. элементов в растение.

Влажность почвы

Элементы питания наиболее интенсивно поступают в растение при оптимальной влажности около 60% полной влагоемкости и обеспечивающий стабильное физиологическое состояние, хорошее развитие корней и быстрый транспорт ионов к поверхности корней. Угнетение растений при недостатке влажности затрудняет усвоение элементов питания. Высокая влажность ухудшает воздушный режим.

Аэрация почвы

Кислород воздуха необходим для дыхания корней в процессе которого освобождается энергия используемая растениями для активизации транспорта питательных веществ. Поэтому потребление элементов питания нарушается при ухудшении аэрации в увлажненных и уплотненных, бесструктурных почвах.

Тепловой режим

Поступление питательных веществ в растение может происходить только в определенном интервале температур. Например: оптимальная температура для потребления P и N 23-25. температура ниже 10 отрицательно влияет на поступление всех элементов т.к. замедляются процессы жизнедеятельности. Слишком высокая температура 40-50 вызывает иноктивацию белков переносчиков и скорость потребления питательных веществ резко снижается.

Свет

Поглощение элементов питания на свету происходит более интенсивно, чем в темноте. В процессе фотосинтеза образуются органические вещества служащие энергетическим материалом для дыхания корней и участвуют в метаболический реакциях с поступившими в растение ионами. При затемнении растения интенсивность поступления питательных веществ падает, а через некоторое время прекращается.

Реакция среды

Каждое растение имеет определенный интервал рН благоприятный для его роста и развития. Для большинства культур оптимальна слабокислая реакция 6,5. Реакция среды несоответствующая оптимальной вызывает нарушение нормальных процессов жизнедеятельности, в т.ч. может привести к снижению интенсивности поглощения питательных веществ. Повышение концентрации ионов Н в кислом растворе уменьшает поглощение других катионов (антагонизм), и усиливает потребление анионов (синергизм).

Деятельность почвенных м.о.

Жизнедеятельность растений осуществляется в тесной взаимосвязи с огромным количеством микроорганизмов.

В окультуренных Пд 1-2 млрд. на 1 г почвы

В черноземах 2,5-3 млрд. на 1 г почвы

Общая масса м.о. в пахотном слое почвы 3-8 т/га

Особенно активно развиваются м.о. в той части почвы, которая непосредственно соприкасается с корнем растений (ризосфера). Ризосферные м.о. используют для питания корневые выделения, попутно не позволяя им накапливаться в токсичных для растения концентрациях.

Микрофлора может играть как положительную так и отрицательную роль. Полезные м.о. способствуют переводу трудно растворимых элементов почв и удобрений в доступные для растения формы, осуществляет фиксацию атмосферного азота, выделяют биологически активные вещества: витамины, стимуляторы роста и другие оказывающие положительное влияние на растение вещества. М.о. могут вызывать и негативные для растения процессы: биологическую иммобилизацию, газообразные потери азота при денитрификации. Некоторые микробы выделяют токсичные соединения. Многие грибы и бактерии – возбудители болезней.

Жизнедеятельность м.о. во многом зависит от условий окружающей среды имеющих значение и для растений. Полезные м.о. в большинстве случаев аэробы и предпочитают слабокислую или нейтральную реакцию среды. Важно применять удобрения и технологии, способствующие развитию полезных и подавлению вредных м.о.

Особенности питания сельскохозяйственных культур в различные периоды. Критический период. Период максимального потребления питательных веществ. Питание и качество урожая

1-й этап – прорастание семян и всходы. В этот период для всех культур характерно относительно небольшая (слабая) потребность в элементах питания. Но именно в этот период культуры наиболее чувствительны к недостатку или избытку солей почвенного раствора. Это обусловлено слабо развитой корневой системой и повышенной чувствительностью к солям почвенного раствора. В этот период растения нуждаются в легкоусвояемых и водорастворимых формах питательных веществ. В большинстве случаев растения ощущают недостаток фосфора (критический период), т.к. водорастворимых солей его находится очень мало, даже в плодородной почве. Поэтому на всех почвах под все культуры при посеве вносят суперфосфат в дозе 10 кг/га. Под отдельные культуры вносят NPK. На известкованных почвах эффективно применять микроудобрения. Дозы при посеве их не должны превышать 3-10% от общей потребности. Первый этап является критическим – это когда требуется питательных элементов мало, но если их не будет то растение не будет развиваться и ущерб не восполним.

2-й этап – период интенсивного роста и развития вегетативной массы Для большинства культур данный период характерен интенсивным поглощением элементов питания, прежде всего азота (критический период), а потом фосфора и калия. Для калийлюбивых растений К занимает 2-е место по интенсивности поглощения. В этот период удобрения должны быть в виде солей, растворяемых в слабых растворах кислот, и должны располагаться в зоне активной работы корневой системы.

3-й период – период образования репродуктивных органов и плодоношения Это период интенсивного потребления питательных элементов со сменой минимума. Возрастает потребность в Р и К. Для большинства культур очередность такая – N ˃ Р ˃ К. Для калийлюбивых на первом месте калий (критический период). В этот период удобрения вносят в виде подкормок.

Все с/х культуры различаются по длительности этих этапов. У зерновых, к примеру, 70-80% элементов питания потребляется в период кущения-цветения.

Потребление элементов питания в течение вегетации неравномерно.

Периоды, выделяемые в связи с периодичностью питания растений:

1) Критический период питания

2) Период максимального потребления питательных веществ

Во время критического периода потребляется не большое количество веществ, но они крайне необходимы и их недостаток или отсутствие сильно ограничивает развитие растения и в итоге приводит к резкому снижению урожайности. Критический период обычно совпадает с начальными фазами развития растения. Пример: критический период по отношению к Р который наблюдается у всех культур сразу после всходов. Недостаток его в этот период нельзя исправить поздними внесениями.

Период максимального потребления характеризуется наиболее интенсивным поглощением питательных веществ. Он, как правило, совпадает с периодами быстрого роста и накопления массы растениями. Пример: яровые зерновые потребляют максимальное количество элементов в фазы выхода в трубку и колошения. Лен в фазу цветения.

Известкование кислых почв - главное условие повышения эффективности органических и минеральных удобрений. Определение доз и места внесения известковых удобрений. Основные технологические схемы известкования.

Известкование – это внесение в почву известковых удобрений содержащих Са и Mg в виде карбонатов, гидроксидов, силикатов для нейтрализации кислотности.

Различают следующие формы или виды почвенной кислотности:

1) актуальная кислотность;

2) потенциальная кислотность, которая подразделяется на обменную и гидролитическую кислотность.

Актуальная кислотность - кислотность почвенного раствора, обусловленную растворенными в нем компонентами. Степень кислотности почвенных растворов, вытяжек и суспензий оценивают величиной рН.

Потенциальная кислотность - проявляется в результате взаимодействия почвы с растворами солей или оснований. Обменная кислотность представляет собой небольшую, но наиболее резко выраженную и вредную часть почвенной кислотности.

Ягодин Б.А. выделяет следующие группировки почв по степени кислотности по величине рНKCL следующая: менее 4,0 – очень кислые, 4,01-4,5 – сильнокислые, 4,6-5,0 – среднекислые, 5,1-5,5 – слабокислые, 5,6-6,0 – близкие к нейтральным, 6,1 и более - нейтральные.

Повышенная кислотность — одна из важнейших причин низкого плодородия почв и недостаточной эффективности удобрений. При кислой реакции среды в почве подавляется деятельность полезных микроорганизмов, ухудшаются условия питания и обмена веществ в растениях. При рН ниже 4,5 увеличивается подвижность алюминия и марганца, оказывающих токсическое действие на растения. Легкорастворимые формы фосфора переходят в малоподвижное состояние. Резко снижается эффективность удобрений, особенно азотных. Эффективность применения удобрений на кислых почвах на 30—40% ниже, чем на таких же почвах, но произвесткованных.

На кислых почвах нуждаемость и очередность известкования почв каждого севооборота уточняют по всему комплексу агрохимических показателей (рН_сол, степень насыщенности основаниями, содержание органического вещества, подвижных форм алюминия и марганца) с учетом гранулометрического состава.

При определении нуждаемости и очерёдности в известковании учитывают и биологические особенности культур. В севооборотах с картофелем (при 40% и более этой культуры в структуре севооборота) и льном повышать рН почвы более 6,0 не следует, а оптимальные для льна значения в супесчаных разностях рН 5,0 – 5,5, легко- и среднесуглинистых 5,3 – 5,8, тяжелосуглинистых и глинистых рН 5,5 – 6,0.

В первую очередь известкуют сильно кислые, а в последнюю - слабокислые почвы. При этом почвы с более высокой степенью насыщенности основаниями слабее нуждаются в известковании. Если же по финансово-экономическим причинам нет возможности известковать все кислые почвы, выгоднее начинать эту работу со средне- и слабокислых, как более плодородных почв, что позволит при меньших дозах извести и удобрений (при меньших затратах) получать хорошие урожаи наиболее ценных (с учетом конъюнктуры рынка) овощных, пропашных, зерновых и других культур.

Основное известкование – это известкование, при котором известковые материалы вносятся в значительных количествах, обеспечивающих достижение заданной или оптимальной кислотности. Оптимальный уровень рН для полевых с/о 5-5,5. Достижение заданной реакции планируется в тех случаях если почва очень кислая и получить оптимальную рН не получается при единовременном внесении извести.

Повторное (поддерживающее) известкование в невысоких дозах используется для поддержания достигнутого заданного уровня рН компенсирующего потери Са и Mg. Необходимость повторного известкования устанавливают на основании агрохимического анализа почв. Поддерживающее известкование не всегда проводится после основного, некоторые почвы от природы имеют не высокую кислотность. В таком случае известкованием поддерживается естественный уровень реакции среды.

Методы расчета

При определении доз извести в качестве исходных данных могут быть использованы значения рНксl или Нг. Кроме того обычно учитывается ГСП и содержание гумуса, т.к. эти свойства определяют буферность почв. Наиболее распространены 3 способа расчета доз извести.

Первый – табличный. Дозы СаСО3 рекомендуемые для определенных почвенно-климатических условий представлены в виде таблиц различных НИИ на основании экспериментальных данных. Как правило таблицы предназначены для конкретного региона, а рекомендуемые дозы выбираются в зависимости от рН, ГСП, Г.

Второй – на сдвиг рН. Дозы СаСО3 устанавливаются исходя из экспериментально установленных нормативов расхода извести для сдвига рН на 0,1. Большое значение имеет выбор норматива соответствующего конкретным почвенно-климатическим условиям.

Первые 2 метода больше распространены в производстве, по следующим причинам:

- используются имеющиеся агрохимические картограммы с указанной рНксl

При проведении известкования основной задачей является устранение наиболее вредной для растений обменной кислотности.

- дозы извести рассчитанные по Нг значительно больше. Экономически менее выгодны. Расчеты по Нг используют в исследовательских работах.

Третий – по Нг. Доза СаСО3 определяется по таблицам, по значениям Нг и ГСП. Полученные в результате расчетов дозы теоретически должны устранять почвенную кислотность, однако фактически этого не происходит из-за неполного взаимодействия извести с почвой.

Дозы известковых материалов в зависимости от всех ранее перечисленных условий определяют наиболее подходящим для конкретных условий методом, среди которых наиболее распространены следующие:

- по гидролитической кислотности почвы:

Д _СаСО3 = Нг×К где Д – доза СаСО₃, т/га, Нг – гидролитическая кислотность почвы, мг-экв/100г, К – коэффициент пересчета (1,5 при условии, что масса пахотного горизонта почвы на 1га равна З млн. кг, 1,25 при условии, что масса пахотного горизонта почвы на 1га равна 2,5 млн. кг);

- на планируемый сдвиг рН_сол :

Д _СаСО3 = Δ рН×А/0,1где Δ рН – планируемый сдвиг рН_сол, А – затраты СаСО₃ для сдвига на 0,1 рН ;

- по совокупности агрохимических показателей (рН_сол, содержание гумуса, по рекомендациям, основанным на опытных данных и др.) с учетом гранулометрического состава почвы.

Дозы СаСО₃ пересчитаны на конкретное известковое удобрение по формуле:

Д т/га= х.ч.СаСО₃×100×100×100/(М×(100-В)×(100-Z) где Д – доза конкретного известкового удобрения, т/га, М – % д.в. в удобрении, Z – количество частиц в удобрении, диаметр которых больше 1 мм, %, В – влажность удобрения, %.