Практическое занятие № 13
Методы расчета доз минеральных удобрений: по выносу элементов питания, балансовым, нормативным
В практике земледелия существуют разные методы определения доз минеральных удобрений. Их можно объединить в две большие группы: полевые методы по непосредственным результатам опытов и балансовые расчетные методы.
Методы определения доз удобрений на основе результатов полевых опытов
Эти методы служат основой для определения доз удобрений. Обобщая результаты полевых опытов, научно-исследовательские учреждения разрабатывают рекомендации по применению удобрений под сельскохозяйственные культуры на основных типах и разновидностях почв при средних агротехнических фонах для всех почвенно-климатических зон и районов страны. В конкретных случаях эти дозы надо корректировать применительно к агрохимическим свойствам почвы, гранулометрическому составу, характеру увлажнения, реакции почв.
Коэффициенты корректировки для фосфора вводят для всех культур, для калия – для культур-кальциефобов, а также бобовых трав, отличающихся высоким потреблением калия в условиях нейтральных и слабокислых почв. Если почвы легкие (песчаные и супесчаные), то средний показатель содержания фосфора по группам увеличивают на 20-25%, на тяжелых, наоборот снижают.
В разных почвенно-климатических зонах дозы удобрений корректируют на почвах с различным содержанием питательных веществ.
Расчет доз удобрений на основе полевых опытов можно проводить на планируемую прибавку урожая.
Балансовые расчетные методы
Эти методы основаны на знании выноса питательных веществ урожаем сельскохозяйственных культур и учете коэффициентов использования питательных веществ из почвы и удобрений.
Все многообразие балансовых расчетных методов определения доз удобрений объединено в три большие группы:
1) Определение доз удобрений по выносу питательных веществ планируемым урожаем или прибавкой продукции с применением коэффициентов использования питательных веществ из почвы и удобрений;
2) Определение доз удобрений с применением балансовых коэффициентов использования питательных элементов;
3) Определение доз удобрений по возмещению удобрениями выноса урожаями питательных веществ в зависимости от уровня содержания их в почве.
Коллектив агрохимиков Красноярского края (Крупкин, Южаков,1986) предлагают для данного региона использовать расчет доз удобрений под планируемый урожай:
Д = Уп * Н * К,
где Д – доза удобрения на планируемый урожай, кг/га действующего вещества, Уп – планируемый урожай, ц/га,
Н – норматив затрат удобрений на единицу продукции данной культуры,
К – поправочный коэффициент на содержание питательного вещества в почве.
Нормативы показывают, сколько необходимо питательных веществ удобрений на один центнер основной продукции сельскохозяйственной культуры. Учитывая близость нормативов для лесостепной и степной зон по большинству культур, они приняты за единые для края в целом, за исключением яровой пшеницы.
В практической деятельности агрономам приходится иметь дело с почвами, в которых содержится самое различное количество нитратного азота, подвижного фосфора, обменного калия. Разнообразие почв по содержанию фосфора и калия отображено в агрохимических картограммах, составленных агрохимической службой края. Нитратный азот необходимо определять ежегодно.
ЦИНАО и ВИУА (Методические рекомендации …1988) рекомендуют нормативный метод расчета доз удобрений по формуле:
Д = Уп * Н1 * К, где
Д – искомая доза удобрения, кг/га действующего вещества,
Уп – планируемый урожай, ц/га,
Н – норматив затрат удобрений на единицу продукции данной культуры,
К – поправочный коэффициент на содержание питательного вещества в почве. При этом для расчета дозы азотных удобрений К = 1,0 без увязки с количеством азота в почве. Поправочные коэффициенты для фосфора и калия дифференцируются в зависимости от содержания их в почве.
Балансовый метод, учитывающий вынос с планируемой урожайностью полевых культур и запасов элементов питания в почве:
Д = Уп *В – П*К, где
Д – доза удобрения на планируемый урожай, кг/га действующего вещества,
Уп – планируемый урожай, ц/га,
В – вынос элементов питания продукцией культуры,
П – запас питательных веществ в почве,
К – коэффициент усвоения питательных веществ из почвы.
Содержание работы
1. Изучите теоретический материал по предложенной теме.
2. Проведите расчет доз удобрений для получения планируемого урожая различными методами: по выносу элементов питания с поправкой на обеспеченность, балансовым и нормативным.
Задачи и упражнения
1. Рассчитайте дозы удобрений под капусту, урожай которой составит 800 ц/га. Зона – лесостепь, почва – чернозем выщелоченный. По данным агрохимических картограмм в почве содержание: N-NO3 составило 12 мг/кг, Р2О5 и К2О соответствует третьему классу. Содержание влаги в метровом слое почвы составило 150 мм.
2. Определите биологический и хозяйственный вынос азота, фосфора и калия с урожаем кормовой свеклы 500 ц/га, с урожаем пшеницы 30 ц/га.
3. Какие будете вносить удобрения под зерновые культуры по пару, по пропашным, по люцерне, если в хозяйстве имеется аммофос, двойной суперфосфат, нитроаммофос, сульфат калия?
4. Распределите рационально удобрения (навоз 50 т + N90P180K90) в следующем севообороте: пар – пшеница – картофель – овес.
5. Какое (в %) содержание азота, фосфора и калия в сене люцерны, если вынос с урожаем 70 ц составил соответственно 220, 40 и 160 кг/га?
6. Рассчитайте дозы удобрения под урожай ячменя 40 ц/га при содержании в серой лесной почве нитратного азота 6мг/кг, фосфора — 100 и калия 150 мг/кг.
7. Распределите рационально удобрения (N90P140K90) в севообороте: пар– пшеница – ячмень – донник – пшеница.
8. Рассчитайте емкость склада, если известно, что в хозяйство в течение года поступает 500 т аммонийной селитры, 300 т двойного суперфосфата и 600 т хлористого калия.
9. Распределите удобрения в следующих звеньях севооборотов:
а) N90P120K90 пар–пшеница– картофель – овес
б) N60P90K90 донник–пшеница–овес + горох–пшеница
10. Какие из предложенных удобрений будете вносить под вторую зерновую культуру, картофель, люцерну на семена, если в хозяйстве имеется диаммофоска, двойной суперфосфат, аммиачная селитра, сульфат калия, хлористый калий?
12. В хозяйстве имеется аммофос, двойной суперфосфат, аммонийная селитра, мочевина, хлористый калий. Какие удобрения внесете под пшеницу по пару, картофель по пару, кукурузу и ячмень после зернового предшественника.
13. Распределите минеральные и органические удобрения (навоз 40 т + N90P160K90) в севообороте: кукуруза– пшеница – овес + горох – пшеница.
1. Рассчитав дозы минеральных удобрения под планируемый урожай полевых культур в севообороте, следует распределить минеральные удобрения между культурами севооборота.
2. Подготовиться и сдать коллоквиум по теме «Система удобрения»
Вопросы к коллоквиуму
1. Чем отличается система удобрения севооборота и отдельной культуры?
2. Что понимается под системой применения удобрений в хозяйстве? Какие организационно- хозяйственные мероприятия учитываются при ее составлении?
3. Какие способы внесения удобрений вы знаете? Какие задачи преследует тот или иной способ внесения удобрений?
4. Как влияют почвенно-климатические условия на выбор форм удобрений и сроки их внесения?
5. Почему припосевное внесение удобрений дает высокий эффект?
6. Назовите методы расчета доз удобрений. Их достоинства и недостатки.
7. Влияние влагообеспеченности сельскохозяйственных культур на эффективность удобрений. Значение критического периода по отношению растений к влаге.
8. Избыток или дефицит каких элементов питания в почвах вызывает поражение клубней картофеля паршой?
9. Чем отличается понятие доза от нормы удобрения?
10. При каком содержании клейковины зерно яровой пшеницы относится к ценной и сильной?
11. Чем отличается тканевая диагностика от листовой?
12. Как можно использовать клубни картофеля, содержащие 300 мг нитратов на 1кг сырой массы?
13. При нарушении каких агрохимических мероприятий на выщелоченном черноземе происходит полегание посевов яровой пшеницы?
14. Какие элементы питания были в избытке и недостатке при возделывании турнепса на лугово-черноземной почве, если корнеплоды при уборке имели дуплистость?
15. Какие условия способствуют поражению льна бактериозом?
16. Назовите соотношение N:P:K под картофель.
17. Какие удобрения необходимо вносить на выщелоченном черноземе при выращивании семенников трав?
18. Изменяется ли соотношение между N:P:K удобрений в зависимости от ботанического состава лугов и пастбищ?
19. Что такое насыщенность удобрениями в хозяйстве, севообороте?
20. Назовите основные звенья системы удобрения хозяйства.
21. Что такое годовые планы применения удобрений?
22. Дайте определение агрономической, экономической, энергетической эффективности применения удобрений.
23. Из чего складывается баланс питательных веществ в севообороте?
24. В чем смысл нормативного метода расчета доз удобрений?
25. В каком соотношении и какие удобрения будут применяться для получения экологически чистой: а) зеленой массы кормовых бобовых трав; б) корнеплодов; в) капусты?
26.Перечислите технологии применения удобрений.
27. Значение и содержание сертификата на растениеводческую продукцию.
28. Что входит в понятие комплексной диагностики питания растений?
29. Оценка действия удобрений по кормовым, кормопротеиновым единицам и сахаропротеиновому соотношению.
30. Назовите наиболее экологичную систему удобрения.
© ФГОУ ВПО Красноярский государственный аграрный университет
Источник
Определение доз удобрений
Оптимизация минерального питания растений имеет большую значимость как в экономическом и экологическом аспектах. Определение оптимальных доз минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры является ключевой, наиболее сложной задачей агрохимии. Поскольку, определить реально необходимое количество элементов питания для получения планируемой определенной урожайности отдельных культур в севообороте или монокультуре практически невозможно в принципе из-за совокупного влияния широкого спектра варьирующих слабо прогнозируемых факторов. При определении (расчете) доз удобрений следует иметь в виду, что речь идет лишь о первом приближении к оптимальной дозе и оптимальному соотношению элементов питания.
Доза (от греч. dosis) удобрения представляет собой количество элемента питания или вещества его содержащего для внесения на определенной площади или определенную массу почвы (субстрата). В России дозы минеральных удобрений принято выражать в кг/га, органические и мелиоративные удобрения в т/га. Дозы микроэлементов выражают также в г/га, г/т семян или г на гектарную норму посевного материала. Дозы элементов питания (несмотря на то, что в такой форме их в почве нет, и растения не потребляют) традиционно принято рассчитывать на элементы или оксиды: N, P2O5, K2O, Ca, Mg, S, В, Cu, Fe, Mo, Zn, Mn.
При благоприятых экономических условиях ведения хозяйства, дозы органических и минеральных удобрений должны обеспечивать получение планируемых урожаев хорошего качества при одновременном повышении или сохранении достигнутого уровня плодородия почвы. В то же время в большинстве хозяйств не в состоянии соблюдать эти требования.
Дозы удобрений и мелиорантов устанавливают экспериментально в полевых опытах или расчетными методами с последующей их проверкой в полевых условиях. Дозы микроэлементов определяют в основном по результатам полевых исследований.
При определении доз минеральных удобрений учитывают планируемую урожайность и качество продукции, содержание доступных для растений элементов питания в почве, реакцию почвенной среды, климатические условия, биологические особенности сельскохозяйственных культур, последействие удобрений, рельеф полей и гранулометрический состав почвы.
Для определения доз минеральных удобрений в РФ используются экспериментальные и расчетные методы:
— по результатам полевых опытов с применением поправочных коэффициентов на различие агрохимических свойств почвы в опытных учреждениях и условиях хозяйства;
— нормативные — по нормативам затрат элементов питания на получение единицы урожая или на прибавку урожая;
— балансовые — на основе сопоставления приходных статей баланса, главной из которых является количество элементов питания вносимых в почву с удобрениями и расходных статей, где преобладает вынос элементов питания урожаем. В агрохимической практике используются различные модификации балансовых методов довольно широкое распространение получили: расчет доз удобрений на планируемый урожай методом элементного баланса; на планируемую прибавку урожая, а также упрощенные методы с использованием коэффициентов возмещения выноса элементов питания урожаем, балансовых и других коэффициентов возмещения.
К балансовым относятся также математические методы расчета, в которых для установления доз удобрений учитывается широкий спектр агрохимических, почвенно-климатических, экономических и экологических факторов.
Дозы азотных, фосфорных, калийных удобрений и мелиорантов определяют экспериментально на основании полевых опытов или расчетными методами; дозы микроэлементов и органических удобрений в основном по результатов полевых исследований.
Эффективность применения удобрений оценивают окупаемостью единицы (кг) вносимых удобрений прибавкой урожая, прибавкой урожая с единицы площади (га, м2). Практика показывает, что наибольшая окупаемость прибавкой урожая единицы вносимых удобрений наблюдается при применении невысоких доз. Однако поскольку прибавка урожая единицы площади при внесении малых доз удобрений невелика затраты на их внесение могут не окупаться.
При увеличении доз удобрений прибавка урожая до определенного уровня возрастает, однако окупаемость вносимых удобрений урожаем постепенно снижается. При дальнейшем увеличении доз удобрений прибавки урожая не окупают затраты на их применение. Опыт показывает, что более выгодно применять меньшие дозы удобрений на большей площади и получать при этом больший валовой урожай, нежели использовать высокие дозы удобрений на меньшей площади.
Как отмечалось, для определения доз удобрений используются различные методы. При определении доз минеральных удобрений учитывают планируемую урожайность и качество продукции, содержание доступных для растений элементов питания, реакцию почвенной среды, климатические условия, биологические особенности сельскохозяйственных культур, рельеф полей и гранулометрический состав почвы.
Дозы азотных удобрений по озимые и яровые культуры в значительной мере зависят от погодных условий в осенний и зимний периоды. После холодной зимы дозы азота, как правило, уменьшают, так как из замершей почвы потери азота в результате вымывания не происходят. После теплых снежных зим дозы азота повышают, поскольку в этих условиях значительная часть нитратного азота почвы теряется. На легких почвах и при промывном водном режиме почв для предотвращения потерь азота его вносят дробно с учетом растительной диагностики.
Наиболее часто применяют азотные подкормки сельскохозяйственных культур.
В агрохимическом аспекте, чем ближе сроки внесения удобрений к периоду наиболее интенсивного потребления элементов питания растениями, тем выше их доступность растениям и эффективность применения вследствие уменьшения потерь элементов питания, химической и биологической иммобилизации.
Однако, поскольку другие элементы, кроме азота нитратов, связываются в почве в зоне их внесения химически или обменно, то подкормки растений фосфорными и калийными удобрениями практически не проводят. Азотные удобрения очень лабильны. Аммонийный азот не перемещается по профилю почвы вследствие адсорбции его ППК почвы лишь не продолжительное время, а после нитрификации в форме нитратов значительная часть азота почвы вымывается в осенний и весенний периоды. Отсюда следует, что в зонах достаточного и избыточного увлажнения под яровые культуры азотные удобрения нельзя вносить осенью, поскольку значительная его часть будет потеряна за осенний и ранневесенний периоды. Под озимые культуры перед посевом вносят небольшие дозы азота, поскольку внесение его в дозах, превышающих потребность растений за осенний период, оказывает негативное влияние на их перезимовку, приводит к вымерзанию и выпреванию озимых.
В связи с этим под озимые культуры с осени вносят не более 40 кг/га азота удобрений, оставшуюся его часть вносят весной в подкормки. Многочисленными опытами установлено, что в зоне достаточного и избыточного увлажнения (Нечерноземной зоне) ранневесенние подкормки озимых зерновых культур в период возобновления вегетации и начале активного роста растений значительно повышает их эффективность по сравнению с осенним сроком внесения. Коэффициенты использования азота удобрений, внесенных в весеннюю подкормку в 1,5-3 раза выше, нежели при внесении удобрений осенью.
Необходимость проведения и дозы азотных подкормок в весенний период устанавливают по состоянию озимых после перезимовки и результатам почвенной диагностики, а для второй и третьей азотной подкормки, соответственно, в фазу выхода в трубку и колошения-цветения — по результатам растительной диагностики питания.
Для установления необходимости проведения поздних некорневых азотных подкормок в целях повышения содержания белка в зерне пшеницы проводят листовую диагностику в период колошения-молочной спелости на содержание в них общего азота.
Использование, рекомендуемых ранее 3-5% раствора мочевины экономически не оправдано, поскольку с одной стороны, требуется большое количество раствора, с другой стороны, капли раствора мочевины на листьях растений в летний период быстро испаряют воду и через 15-20 минут находятся в стадии насыщенного раствора. Для некорневых подкормок рекомендуется использовать 30-35% раствор мочевины. Наблюдаемые ожоги листьев растений связаны в большей степени с качеством распыла раствора мочевины, а не с концентрацией раствора.
Необходимость проведения поздних азотных подкормок зерновых культур для повышения качества зерна устанавливают на основании рекомендаций разработанных зональными научными учреждениями и агрохимической службой для конкретных почвенно-климатических условий.
Для Предуралья, Сибири, Поволжья и других регионов, где почвы на длительный зимний период глубоко промерзают, установлена довольно четкая зависимость обеспеченности сельскохозяйственных культур азотом от содержания в них нитратного азота пред посевом.
Наибольшее количество нитратов накапливается в пару, где водный режим почвы способствует нитрификации и отсутствуют растения потребляющие азот. Хорошая обеспеченность влагой и периодические механические обработки почвы пара (парующей) в течение вегетационного периода создают благоприятные условия для минерализации азотсодержащих органических веществ.
За летний период в корнеобитаемом слое при паровании на темно-каштановых почвах накапливаться до 100-140, а на чернозёмах и тёмно-серых лесных почвах -160-200 кг/га нитратного азота. Такого количества минерального азота вполне достаточно для формирования урожая зерновых до 30-40 ц/га.
При возделывании по пару озимых и яровых зерновых сельскохозяйственных культур, как правило, не возникает необходимости в применении азотных удобрений. На дерново-подзолистых и других слабогумусированных почвах роль пара в обеспечении растений азотом заметно снижается. Хотя содержание минерального азота на этих почвах в пару всегда выше, чем в других полях севооборот, однако его недостаточно, поэтому на этих почвах под сельскохозяйственные культуры, высеваемые по пару, для получения высоких урожаев обычно применяют органические или минеральные азотные удобрения.
Значительное влияние на минерализацию органического вещества накопление нитратного азота в почве оказывает ее обработка (рыхление). Чем большее количество обработок проводится, тем интенсивнее проходит минерализация органического вещества и больше образуется минерального азота. Установленно, что на дерново-подзолистых почвах под культурами сплошного сева в течение вегетационного периода ежегодно минерализуется в среднем около 1% органического вещества почвы, под пропашными культурами — 2% и в пару около 3%. На черноземных почвах степень минерализации гумуса почвы примерно в 2 раза ниже, однако в силу высокой гумусированности, образуется в 2-3 раза больше нитратов, нежели на дерново-подзолистых.
Под пропашными культурами в результате воздействия междурядных обработок процессы минерализации азота проходят в 1,5-2 раза интенсивнее, чем под культурами сплошного сева, что приводит к лучшему обеспечению растений минеральным азотом.
Ранняя вспашка зяби после уборки зернобобовых и многолетних бобовых трав способствует более интенсивной минерализации азотсодержащих пожнивно-корневых остатков и позволяет запасти достаточное количество минерального азота для обеспечения потребности в нем последующей культуры севооборота.
Органические удобрения, с низким содержанием легко минерализуемого азота -торф, сапропель и широким соотношением C:N — солома, компосты и свежий подстилочный навоз, обычно вносят в паровом поле, чтобы аммнификация прошла более полно. Важно отметить, что внесение азотных удобрений усиливает минерализацию почвенных азотсодержащих веществ, что способствует дополнительной мобилизации и усвоению азота почвы растениями.
Размер потребления сельскохозяйственными растениями азота почвы находится в прямой зависимости от содержания органического вещества, предшественника, климатических и агротехнических условий и интенсивности междурядных обработок пропашных культур.
Довольно надежное представление об уровне обеспеченности возделываемых культур азотом почвы можно иметь на основании сопоставления урожайности на отдельных полях в предшествующие годы (за 3-5 лет) при соблюдении агротехнических приемов.
Поскольку обеспеченность растений азотом почвы обусловливается в основном содержанием в ней органического вещества, агротехникой, климатическими и погодными условиями, то, несмотря на варьирование по годам, пределы содержания в почве доступного растениям минерального азотом после разных предшественников севооборота довольно устойчивые. Следовательно, на основании уровня продуктивности сельскохозяйственных культур в предшествующие годы можно судить о потреблении азота почвы последующими культурами.
Наиболее высокая обеспеченность растений минеральным азотом характерна для типичных и выщелоченных чернозёмов, тёмно-серых лесных и лугово-чернозёмных почв. Однако после уборки зерновых, злаковых многолетних трав, поздно убираемых культур (подсолнечника, кукурузы на зерно и др.), содержание минерального азота в почве, как правило, низкое не обеспечивает потребности растений и применение азотных удобрений обеспечивает высокие прибавки урожая.
На серых лесных, каштановых и других слабогумусированных почвах, хорошая обеспеченность растений азотом возможна только в паровом поле при внесении органических удобрений. При паровании без внесения органических удобрений в корнеобитаемом слое этих почв накапливается среднее количество (60-80 кг/га) минерального азота, а после других предшественников наблюдается низкая обеспеченность почв азотом.
На дерново-подзолистых, светло-серых лесных и светло-каштановых почвах, отличающихся низким содержанием гумуса практически по всем предшественникам за исключением пара, где не внесены органические удобрения, ежегодно складывается неблагоприятный азотный режим.
Следовательно, преобладающая часть пахотных дерново-подзолистых, серых лесных и каштановых почв характеризуется низкой обеспеченностью минеральным азотом.
Наиболее достоверным методом прогнозирования уровня обеспеченности сельскохозяйственных культур азотом и установления их нуждаемости в азотных удобрениях является определение содержания суммы минерального азота в почве. Для этого перед посевом проводят агрохимическое обследование на содержание в почве аммонийного и нитратного (N-NH4 и N-NO3) или только нитратного азота. Агрохимической службой Предуралья, Сибири, Поволжья и др. регионов страны с непромывным водным режимом ежегодно проводится обследование значительной части пашни на содержание нитратов. Глубина отбора почвенных образцов при почвенной диагностики зависит от зональных особенностей почвенного покров и гидротермического режима территории.
Хозяйствам дается информация об обеспеченности отдельных полей минеральным азотом или нитратами и рекомендации по рациональному применению азотных удобрений под возделываемые культуры, которые могут испытывать недостаток обеспеченности почвенным азотом в течение вегетации.
В Поволжье, Западной Сибири и Предуралье достаточно проводить по содержанию N-NO3 в слое 0-40 см в два срока: поздней осенью или весной до посева.
В условиях Нечерноземья, ЦЧО и Северного Кавказа более достоверные результаты даёт сумма подвижного минерального азота (N-NO3 + N-NH4). В этих районах глубина взятия почвенных образцов обычно составляет 0-60 см (табл. 4.1).
Источник