Расчет баланса гумуса почвы

Расчет баланса гумуса

2 Порядок расчета баланса гумуса при проектировании севооборотов

Баланс гумуса в почве

Расчет баланса гумуса в севообороте

В литературе накоплен огромный экспериментальный материал, показывающий тесную зависимость урожайности от уровня гумусированности почвы. На его основе, Н.А. Туев установил, что коэффициент корреляции содержания гумуса в почве с урожаями различных сельскохозяйственных культур составляет 0,7-0,8. Еще более существенна роль гумуса в повышении отдачи от применения минеральных удобрений. Оптимальным содержанием гумуса считается такая величина, которая обеспечит устойчивое получение урожая сельскохозяйственных культур, отвечающего биоклиматическому потенциалу региона, а также сохранит основные параметры, характеризующие плодородие типа почв.

В почве одновременно происходит несколько разно направленных процессов, связанных с разложением (минерализацией), образованием (гумификацией) гумуса. Для объяснения выявленных закономерностей и направленного регулирования запасов гумуса в исследуемых почвах на основе полученной информации о содержании и запасах его в почвах изучаемого участка и данных об урожайности рассчитывается баланс гумуса.

При отсутствии ирригационной эрозии и процессов вторичного осолонцевания уравнение баланса гумуса в пахотном слое почв имеет вид:

(1.1)

где ± Б_г – баланс гумуса, т/га; П_г – приход гумуса в результате гумификации растительных остатков и органических удобрений, т/га; Г_п – расход гумуса в результате его минерализации, т/га.

В расходной статье баланса гумуса определяются потери гумуса, рассчитанные на основе размеров выноса культурами севооборота почвенного азота. При этом потери гумуса при орошении за счет инфильтрации (24 кг/га) в расчетах не учитывается, потому, что они компенсируются поступлением с осадками 6 кг/га, поливной водой – 12 кг/га, семенами – 2 кг/га и фиксацией свободноживущими микроорганизмами – 5 кг/га. Формула потерь гумуса:

, (1.2)

где Г_п – потери гумуса, т/га; У – урожайность, т/га; В_а – вынос азота на 1 т урожая, кг/т; 50 – коэффициент, учитывающий соотношение азота к углероду и размерности входящих в формулу показателей.

Из приходных статей баланса гумуса учитывается образование гумуса при гумификации пожнивных и корневых остатков культур и органических удобрений. Эта величина определяется по объему пожнивных(П_П) и корневых остатков (П_К) и органических удобрений (Д_орг) по формуле:

, (1.3)

где П_Г – образование гумуса в текущем году, т/га; П_П и П_К – поступление пожнивных и корневых остатков, соответственно, т/га; СВ_орг – поступление органических веществ с удобрениями, т/га; K_ГР и K_ГУ – коэффициенты гумификации растительных (пожнивных и корневых) остатков и органических удобрений, соответственно.

Поступление пожнивных и корневых остатков определяется с помощью регрессионных зависимостей их от урожайности сельскохозяйственной культуры. Поступление органических веществ с удобрениями СВ_орг определяется по формуле:

, (1.4)

где %ВЛ – влажность органического удобрения, % .

Пример 1.При возделывании картофеля быловнесено 150 тонн навозной жижи КРС на гектар. В результате было получено 24 т/га клубней картофеля.

Решение. Потери гумуса составят: т/га.

Поступление пожнивных остатков: П_П = 0,04∙У+0,1= 0,04∙24+0,1=1,06 т/га

Поступление корневых остатков: П_к = 0,08∙24+0,8 = 1,536 т/га

Коэффициент гумификации остатков согласно приложению 3 равен 0,35.

Поступление органических веществ с удобрениями:

т/га.

Коэффициент гумификации навоза КРС равен 0,35. Приход гумуса составит:

т/га.

Баланса гумуса т/га.

Источник

2.1 Расчет баланса гумуса в почвах при проектировании севооборотов определяют по количеству азота, выносимого из почвы с урожаем и возвращаемого почве корневыми и поверхностными растительными остатками, с органическими и минеральными удобрениями, а также в процессе его фиксации бобовыми растениями из воздуха.

2.2 Поступление азота в почву с атмосферными осадками и в процессе несимбиотической фиксации его микроорганизмами незначительны. Они компенсируются потерями в процессе фильтрации грунтовых вод и денитрификации и по этому в проектах внутрихозяйственного землеустройства их не учитывают.

2.3 Потери гумуса в результате эрозии и дефляции почвы зависят от степени развития этих процессов и носят локальный характер. Поэтому расчет этих потерь обычно производят при разработке комплекса противоэрозионных мероприятий. В общем, виде баланс гумуса в почве (Б, ц/га) можно выразить такой формулой: Б= П-Р

Где П — приходная часть гумуса, ц/га;

Р –расходная часть гумуса.

2.4 Исследованиями установлено, что разные части растений содержат неодинаковое количество азота. Поэтому для определения массы всего выносимого из почвы азота с урожаем каждой культуры, прежде всего, определяют структуру биологической массы урожая: основной и побочной продукции, поверхностных растительных остатков и корней. Выход отдельных частей биологической массы определяют по отношению к урожайности основной продукции на основе данных зональных научно-исследовательских учреждений или по уравнениям регрессии (таблица 2)

Например, при урожае пшеницы яровой 20 ц/га будет получено:

побочной продукции (солома и полова) 1,3х 20 ц/га + 4,2=30,2 ц/га,

поверхностных растительных остатков: 0,4 х 20 ц/га + 1,3=9,3 ц/га,

корней: 0,8 х 20 ц/гв + 6,5= 22,5 ц/га.

При урожае кукурузы на силос 200 ц/га будет получено:

поверхностных остатков: 0,04 х200 ц/га + 4,0=12,0 ц/га,

корней: 0,09 х 200 ц/га + 7,0=25,0 ц/га.

Примечание: побочной продукции при уборке кукурузы на силос не бывает.

2.5 По содержанию азота в каждой отдельной части биологической массы урожая определяют общий вынос азота из почвы с урожаем. Содержание азота в частях биомассы принимают по данным зональных научно – исследовательских учреждений или по справочным данным (таблица 2)

Таблица 2 Уравнения регрессии для определения побочной продукции и растительных остатков по урожаю основной продукции, ц/га

Источник

Система удобрения в севообороте должна предусматривать не только бездефицитный баланс гумуса, но и расширенное его воспроизводство в почве.

Ежегодные потери гумуса от его минерализации могут достигать 0,4-4,0 т/га. Восполнение потерь его осуществляется за счет гумификации пожнивных и корневых остатков, но главным образом, за счет внесения органических удобрений.

Для расчета баланса гумуса в почве севооборота определяется ежегодная минерализация гумуса и восполнение его за счет пожнивных и корневых остатков по каждому полю севооборота и в среднем по севообороту. Учитывая насыщенность севооборота удобрениями, рассчитывается количество гумуса, образующегося из внесенных органических удобрений. При этом, принято считать, что содержание сухого вещества в подстилочном навозе составляет 30%, а коэффициент гумификации — 25% от сухого вещества. Далее рассчитывается баланс гумуса в килограммах на гектар и восполнение потерь за счет внесенного навоза. При расчете баланса гумуса в процентах, за 100% принимается дефицит гумуса, а возмещение потерь за счет внесения органических удобрений — за X. Рассчитывают насыщенность севооборота органическими удобрениями, которая позволяет получить бездефицитный баланс гумуса в почве севооборота.

Баланс гумуса в севообороте

Дефицит гумуса, кг/га = 1,13 – 0,47 = 0,66 т/га = 660 кг/га

Содержание сухого вещества в органических удобрениях: 30% или 300 кг/т

Коэффициент гумификации органических удобрений: 25% от сухого вещества

Количество гумуса, образующегося от 1 т органических удобрений:

Насыщенность севооборота органическими удобрениями, т/га: 90:10 = 9,0 т/га

Восполнение потерь гумуса за счет вносимых органических удобрений – 9,0×75 = 675,0 кг/га. Баланс гумуса равен – 675 – 870=-195 кг/га. Баланс гумуса, %.

Для ликвидации дефицита необходимо навоза: 195:75=2,6 т/га.

Гумусовое состояние почв – совокупность морфологических признаков, общих запасов, свойств органического вещества и процессов его создания, трансформации и миграции в почвенном профиле. Важнейшими показателями его являются содержание, запасы, тип гумуса, обогащеность азотом, кальцием и уровень варьирования этих показателей. Это состояние зависит от ряда взаимосвязанных факторов, влияющих на характер и скорость гумусообразования. Для накопления гумуса наиболее благоприятна смена оптимального гидротермического режима в сочетании с оптимальным воздушным на некоторое периодически повторяющееся искушение. В этом случае происходит постепенное разложение растительных остатков, достаточно энергичная их гумификация и закрепление гумусовых веществ минеральной частью почвы.

Большое значение имеет характер растительности. Немаловажны для накопления гумуса гранулометрический состав и физико–химические свойства почвы. В легких почвах разложение и минерализация растительных остатков протекают быстро, конечные продукты в почве не закрепляются. В суглинках и глинах, наоборот, процессы трансформации замедлены, образующиеся гумусовые кислоты хорошо закрепляются в почвах, особенно богатых глинистыми минералами и щелочноземельными металлами. В результате содержание гумуса в почвах изменяется в широких пределах и по общему содержанию органического вещества (%) все почвы условно делятся на: безгумусовые —

Гумусированность почвы определяет все свойства, которые отличают почву от материнской горной породы и которыми обуславливается ее плодородие. В богатой гумусом почве слабее фиксируется фосфорная кислота, активнее становится ее обмен, усиливается мобилизация азота. Растения, произрастающие на бедных почвах, в большей мере подвергаются отрицательному воздействию на неблагоприятные условия внешней среды. Исследованиями многих НИИ установлена прямая зависимость урожаев сельскохозяйственных культур от содержания в почве гумуса. Повышение содержания в почве гумуса до оптимальных параметров являются необходимым условием повышения эффективности применяемых удобрений, получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. Расчет баланса гумуса позволяет своевременно принимать меры по восстановлению и подъему плодородия почвы, предотвращать снижение содержания в ней гумуса. В настоящее время предлагается несколько методов расчета баланса гумуса. В основу всех этих методов положено составление расходной и приходной частей.

Расходная часть:минерализация гумуса, вынос его из корнеобитаемого слоя за счет вертикального и поверхностного стока. Приходная часть гумусового баланса складывается из поступления органического вещества с корневыми и пожнивными остатками полевых культур, с органическими удобрениями, семенами и посадочным материалом, а также за счет микроорганизмов.

Расчет баланса гумуса представляется в виде таблицы, состоящей из 15 столбцов:1) культура; 2) площадь, га,3) урожайность основной продукции, ц/ га, 4) вынос азота с урожаем, всего, кг/га; 5 )вынес с урожаем азота, фиксированного из воздуха, кг/га; 6 )вынос азота с урожаем из почвы, кг/га; 7) минерализация гумуса без поправок, кг/ га; 8) …с поправкой на культуру, т/га; 9) … с поправкой на гран состав; 10) минерализация гумуса всего на всей площади, кг; 11) количество новообразованного гумуса из растительных остатков на 1 га; 12)… на всей площади, кг; 13) количество новообразовательного гумуса из органических удобрений, кг; 14) количество новообразовательного гумуса всего, кг; 15) баланс гумуса ; кг. Расчетный методпозволяет контролировать содержание гумуса в почве, моделировать темпы обогащения почвы органическим веществом. Только сочетание двух методов – балансового расчета накопления органического вещества и прямого определения гумуса в почвах может дать полную картину изменения плодородия почвы.

Источник

Культура севооборота

Урожайность, т/га

Вынос азота с 1 т основной и с соответствующим количеством побочной продукции, кг (Nв)

Коэфф. минерализации гумуса под различными культурами (Км)

Поправочный коэфф. на минерализацию гумуса в зависимости от гранулометрического состава почвы (Пкм)

Поправочный коэфф. на фиксацию атмосферного азота для бобовых и зернобобовых культур (Кф)

Минерализация гумуса в год, т/га

За севооборот, т

Для оценки гумусового состояния почв применяются различные расчетные методы. В настоящее время предлагается примерный расход гумуса рассчитывать по выносу азота почвы основной и побочной продукцией (табл. 3), то есть учитывать хозяйственный вынос азота с использованием следующей формулы:

R=У×Nв×Км×Пкм×Кф×20×0,7/1000 [1],

где R – минерализация гумуса в год, т/га; У – урожайность культур, т/га;

Nв – вынос азота с 1 т основной и с соответствующим количеством побочной продукции, кг; Км – коэффициент минерализации гумуса под различными культурами (чистый пар – 1,0; пропашные культуры – 0,8; яровые и озимые зерновые – 0,6; зернобобовые – 0,5; травы – 0,2); П км – поправочный коэффициент на минерализацию гумуса в зависимости от гранулометрического состава почвы (суглинистые почвы – 1; супесчаные – 1,4; песчаные – 1,8); Кф – поправочный коэффициент на фиксацию атмосферного азота (для бобовых культур 0,3 и зернобобовых — 0,5); 20 – коэффициент перерасчёта азота в гумус (в составе гумуса содержится в среднем 5 % азота); 0,7 – усреднённый коэффициент, учитывающий использование азота из почвы.

3. Минерализация гумуса в севообороте

№ поля	Чередование культур	Минерализация гумуса, т/га	Восполнение гумуса за счет пожнивных и корневых остатков, т/га
1	Люцерна	0	0,6
2	Люцерна	0	0,6
3	Озимая пшеница	1	0,7
4	Озимая пшеница	1	0,7
5	Подсолнечник	2,5	0,1
6	Озимая пшеница	1	0,7
7	Кукуруза на зерно	2,5	0,35
8	Озимая пшеница	1	0,7

Частично гумус восполняется за счёт органического вещества пожнивных и корневых остатков. Количество пожнивных и корневых остатков (ПКО, т) разных культур определяют по формуле:

ПКО= У×Кпк [2],

где – У – урожайность культуры, т/га; Кпк – коэффициент выхода пожнивных и корневых остатков (приложение 1).

В состав гумуса переходит только часть органического вещества пожнивно-корневых остатков. Коэффициент гумификации растительных остатков варьируют в значительных пределах от 0,1 до 0,18. Выход гумуса (Г, т) из пожнивных и корневых остатков разных культур определяют по формуле:

Г=ПКО×Кгпк×Пкг [3],

где ПКО – выход пожнивно-корневых остатков, т/га; Кгпк – коэффициент гумификации (приложение 2); Пкг – поправочный коэффициент на гумификацию в зависимости от гранулометрического состава почвы (суглинистые почвы – 1,1; супесчаные почвы – 1,0; и песчаные почвы – 0,8).

Выход гумуса из пожнивных и корневых остатков определяют на основании таблицы 4.

4. Выход гумуса в севообороте или выводном поле

Культура севооборота	Урожайность, т/га	Коэфф. выхода пожнивно-корневых остатков от основной продукции (Кпк)	Выход пожнивно-корневых остатков, т/га (ПКО)	Коэфф. гумификации (Кгпк)	Поправочный коэфф. на гумификацию в зависимости от гранулометрического состава почвы (Пкг)	Выход гумуса из пожнивно-корневых остатков, т/га (Г)
1-я
2-я
n-я
За севооборот, т

Далее вычисляется баланс гумуса за севооборот, т:

Баланс гумуса _т= Г–R [4],

При отрицательном балансе основным источником восполнения гумуса в почве являются органические удобрения, поэтому для каждого севооборота необходимо установить дозу внесения и насыщенность органическими удобрениями. В среднем, подстилочный навоз содержит 22 % сухого вещества, коэффициент гумификации которого равен 0,2 или 20 %. Тогда выход гумуса из 1 т навоза составляет 44 кг или 0,044 т (1,0×22×20/100×100). При отрицательном балансе дозу органических удобрений (Д, т/га) рассчитывают по формуле:

Д, т/га =Баланс гумуса _т/га/0,044 [5],

Важным показателем при расчётах балансов является насыщенность – количество удобрений приходящихся на 1 га площади посевов. Например, баланс гумуса в восьмипольном севообороте составил -3,52 т/га, доза органических удобрений будет равна 3,52/0,044 = 80 т/га, насыщенность для бездефицитного баланса гумуса составит 80: 8 = 10 т/га.

Сделать вывод по полученным расчётным данным.

Источник