Расчет норм удобрений балансовый метод

Балансовый метод определения доз удобрений

Основной предпосылкой эффективного, экономически пригодного использования удобрений является применение их в оптимальных дозах при соотношении питательных веществ в зависимости от почвенно-климатических и агротехнических условий, биологических особенностей возделываемых растений, планируемых урожаев и других факторов.

Установление оптимальных доз удобрений в настоящее время приобретает особо важное производственное значение, т.к. избыток удобрений ведет не только к лишним затратам, но и к снижению урожая и его качества.

В России и за рубежом разрабатываются методы расчета доз удобрений на основе определения потребности растений в элементах минерального питания и их активного баланса в системе «почва – растение».

В основу балансовых расчетов доз удобрений берется хозяйственный или биологический вынос элементов минерального питания выращиваемыми древесными породами, лесными культурами или насаждениями. Определив по выносу необходимое количество питательных элементов для запланированного выхода посадочного материала на питомнике или ожидаемого увеличения прироста древесины, рассчитываются конкретные дозы удобрений. При расчете доз учитывают содержание в почве подвижных форм элементов минерального питания и доступности их растениями, а также использование растениями питательных веществ из органических и минеральных удобрений.

Расчет доз удобрений производится по формуле:

где Х – доза удобрений, кг д.в. на 1 га;

В – вынос питательных веществ планируемым урожаем, кг/га;

П – содержание питательных веществ в пахотном слое почвы, кг/га

К_п – коэффициент использования подвижных питательных веществ почвы, %;

К_у — коэффициент использования подвижных питательных веществ из удобрений, %.

Для расчета доз удобрений приведены таблицы, в которых даны ориентировочные коэффициенты использования элементов питания из удобрений и почвы (табл. 3.4, 3.5) и группировка почв по обеспеченности подвижными формами питательных веществ (табл. 3.6, 3.7, 3.8).

Таблица 3.4 – Коэффициенты использования элементов питания из удобрений (в % исходного содержания в удобрении)

Таблица 3.5 – Коэффициенты использования подвижных форм питательных веществ почвы, %

Таблица 3.6 – Группировка почв по содержанию азота, мг на 100 почвы

Таблица 3.7 – Группировка почв по содержанию фосфора в почвах разных регионов

Таблица 3.8 – Группировка почв по содержанию доступных форм калия, мг на 100 почвы

Дата добавления: 2015-06-27 ; просмотров: 2831 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Тема 5 Балансовые расчётные методы определения норм удобрения

Цель занятия: Ознакомить студентов с понятием о полном и упрощённом балансе питательных веществ в почве и с балансовыми методами определения доз минеральных удобрений и решить задачу № 3.

Форма отчета: Студенты в тетради для практических занятий решают задачу № 3 по определению доз удобрений на запрограммированный урожай По пройденному материалу осуществляется письменный контроль знаний.

Балансовый метод расчёта доз удобрений в лесном хозяйстве можно использовать, учитывая вынос элементов питания из почвы при рубках ухода, при выращивании плантационных культур, но особенно рекомендуется этот метод в лесных питомниках. В сельском хозяйстве — при выращивании всех сельскохозяйственных культур.

Баланс питательных веществ в почве состоит из приходной и расходной частей. В приходную часть входит поступление питательных веществ в почву с удобрениями, семенами и из атмосферы (в том числе азот клубеньковых бактерий бобовых культур и свободноживущих бактерий-азотфиксаторов).

Расходная часть включает: вынос питательных веществ с увозимым с поля урожаем, потери элементов питания из почвы и удобрений вследствие поверхностного стока, вымывания (инфильтрации) и газообразные потери (например, азота в результате денитрификации).

Различают полный, или экологический, баланс (его еще иногда называют биологическим), учитывающий все статьи прихода и расхода элементов питания, и упрощенный, или хозяйственный, баланс, предусматривающий только поступление питательных веществ в почву с удобрениями и дополнительного количества азота от бобовых культур (оставленного ими в почве сверх выноса с урожаем) в сопоставлении с выносом урожаем и возможными потерями из удобрений. В хозяйственном балансе другие статьи прихода питательных веществ (с осадками, семенами, азота от свободноживущих бактерий-азотфиксаторов) и расхода (потери элементов питания из почвы) не учитываются, так как в итоге они принимаются равными.

Баланс может быть; интенсивный (положительный), если поступление питательных веществ в почву превышает вынос с урожаем и потери из почвы и удобрений; экстенсивный (отрицательный, или дефицитный), если вынос и потери превышают поступление в почву; бездефицитный (нулевой), если статьи прихода и расхода элементов питания равновелики.

В сельскохозяйственной практике при составлении системы применения удобрений в севообороте обычно используют хозяйственный баланс. Его можно выражать по каждому из элементов питания в относительных цифрах (в процентах к выносу с урожаем) и в абсолютных (в килограммах на гектар).

Изменение показателей баланса в динамике определяют термином «изменение интенсивности баланса».

Структура баланса -процентное (или долевое) участие отдельных статей прихода и расхода питательных веществ в балансе.

В основу данного метода положен баланс питательных веществ за ротацию севооборота.

Относительный баланс, выражаемый в процентах к выносу, иногда называют коэффициентами возмещения, или коэффициентами возврата, и выражают десятичной дробью. Например, если относительный баланс по азоту 120 %, а по фосфору 200 %, то в переводе на коэффициент возмещения (или возврата) это будет соответственно 1,2 и 2,0.

При разработке данных нормативов баланса исходят из того, что для поддержания прежнего уровня азота, фосфора, калия в почве достаточно внести с органическими и минеральными удобрениями 120 — 130 % азота, 100 % фосфора и 100 % калия.

Балансовые методы основаны на знании выноса питательных веществ урожаем культур и учете коэффициентов использования питательных веществ из почвы и из удобрений.

В настоящее время существует очень много модификаций этого метода. Их можно широко использовать для определения норм минеральных удобрений при большой дифференциации коэффициентов использования питательных веществ из разных почв, видов и форм удобрений, различных культур.

Установлено, что годовой прирост сухого вещества в лесу в лучших условиях лесопроизрастания примерно равен урожаю сухого вещества сельскохозяйственных культур на лучших пахотных землях.

Количество основных элементов питания, ежегодно потребляемых лесом на формирование среднего по величине текущего (годового) прироста в средних по богатству условиях, колеблется для таёжных лесов от 60 до 300 кг/га, в том числе в сосновых древостоях от 60 до 100 кг/га, в еловых – от 100 до 200 кг/га, в хвойно-лиственных – от 180 до 300 кг/га (Родин и Базилевич, 1965). Потребление азота колеблется в сосняках от 16 до 30, в ельниках – от 30 до 75, и в смешанных хвойно-лиственных насаждениях – более 100кг/га в год.

Средневозрастные насаждения, имеющие наибольший текущий прирост биомассы, потребляют наибольшее количество элементов питания в год: азота – 40…120, фосфора 5…24, калия – 19…24, кальция – 23…183, и магния – 9…20 кг/га. Потребности средневозрастных насаждений древесных пород в азоте, фосфоре и калии находится почти на одном уровне потребности зерновых культур.

Коэффициенты использования питательных веществ из удобрений более стабильны, чем коэффициенты использования из почвы. Однако они могут изменяться в зависимости от свойств почв, погодных условий, биологических особенностей культур, форм применяемых удобрений, способа их внесения и др. Например, они уменьшаются при возрастании количества вносимого удобрения.

Определение норм минеральных удобрений на планируемый урожай

В этом методе используют:

— данные по выносу питательных веществ на единицу основной продукции урожая (на 1 т или на 10 ц) с учётом побочной;

— коэффициенты использования питательных веществ растениямиизпочвы;

— коэффициенты использования питательных веществ из удобрений и пожнивно-корневых остатков (обычно бобовых культур).

Недостающая часть питательных веществ почвы для создания планируемого урожая восполняется внесением органических и минеральных удобрений.

Коэффициенты для расчёта норм питательных веществ приведены в приложении (Учебно-методическое пособие «Основы агрохимии»).

Для расчета дозы азотных удобрений на планируемый урожай рекомендуется также формула

Д_N = , где

А – вынос азота основной и побочной продукцией, кг/га;

N_исх – азот нитратов в слое почвы 0-50 см до посева, кг/га;

N_тн – азот текущей нитрификации за период вегетации сельскохозяйственной культуры, кг/га;

п – коэффициент использования N-NО₃ почвы;

С – коэффициент использования растениями азота минеральных удобрений (принято п = 0,8, а С = 0,6; но эти коэффициенты различны для каждой зоны).

Балансовый метод также не лишен недостатков, так как требует оптимальных значений показателей, включенных в приведенное уравнение.

Следовательно, одной из модификаций метода N_мин или балансовым методом можно с достаточной точностью установить дозу азотного удобрения для получения планируемого урожая зерновых культур. Методом растительной диагностики удается проконтролировать уровень азотного питания растений и вносить коррективы путем применения весенней и поздней азотной подкормки посевов. Сочетание методов почвенной и растительной диагностики дает возможность направленно регулировать уровень азотного питания озимой пшеницы в зависимости от разнообразия почвенно-климатических и агротехнических факторов.

Пример расчета дозы фосфорных удобрений [11]. Исходные данные: почва дерново-подзолистая супесчаная; рН 4,5; фактическое содержание подвижного фосфора 4,6, планируемое — 9 мг/100 г почвы.

Дозу фосфоритной муки определяют по формуле Д = (В-А)∙С или Д = (9,0-4,6)∙60 = 264 кг Р₂0₅/га,

где Д — доза Р₂0₅ (кг/га); В — планируемый уровень содержания Р₂0₅ (мг/100 г почвы); А — фактическое содержание Р₂О₅ (мг/100 г почвы); С — расход Р₂О₅ для повышения его содержания на 1 мг/100 г почвы.

При оптимизации фосфорного удобрения необходимо пользоваться и другими показателями, определяющими фосфатный режим почвы.

1. Балансовый коэффициент использования (коэффициент баланса, коэффициент выноса, показывающий, какую часть составляет вынос питательных веществ, от внесенных с удобрениями) рассчитывают по формуле

где

К_б — коэффициент баланса; В — вынос фосфора с урожаем; Д — доза внесенного фосфора.

2. Коэффициент компенсации возмещения, или интенсивность баланса (К_в), величина, обратная К_б, т.е.

Коэффициент баланса представляет меру эффективности удобрений при соответствующем содержании питательных элементов в данных почвенных условиях.

Увеличение или снижение дозы удобрений (V_onr %) в соответствии с выносом растениями питательного вещества вычисляется по формуле

Оптимальная доза удобрений рассчитывается по формуле

Затем определяют степень обеспечения почв фосфором в зависимости от содержания его подвижной формы (К):

При низкой обеспеченности почв подвижным фосфором К составляет 48-55, при средней — 17-20, а при высокой будет — 3-6 кг Р₂0₅/га.

3. Дозы фосфорных и калийных удобрений рассчитываются по формуле

Д_Р(К) — доза фосфорных или калийных удобрений (кг/га, д. в.);

В_п — вынос фосфора или калия планируемым урожаем (кг/га);

S_o -содержание фосфора или калия в органических удобрениях (кг/га);

С_Р(К — количество фосфора (или калия), увеличивающее содержание этих элементов на 10 мг/кг в почвах с очень низким содержанием и на 5 мг/кг в почвах со средним содержанием питательных веществ (кг/га).

За оптимальный уровень принимается содержание подвижного фосфора в почве, при котором может быть достигнуто не менее 90-95% от максимального урожая, а недостающие 5-10% восполняются фосфором удобрений для компенсации выноса планируемым урожаем.

Задача 3 (элементарный баланс по Б.А. Ягодину и др., 1989). Рассчитать норму внесения минеральных удобрений под запрограммированный урожай.

Почва — дерново-подзолистая супесчаная на покровных суглинках. Содержание по Кирсанову P₂O₅ — 120 мг на 1 кг почвы, К₂О — 96 мг на 1 кг почвы, рН — 5,2. Культура — кукуруза. Урожайность 500 ц/га. Внесено 40 т/га среднеразложившегося навоза. Определить норму внесения удобрений.

Планируется получить урожай кукурузы 50 т/га. Почва дерново-подзолистая супесчаная. По картограмме в почве содержится 120 мг Р₂0₅ и 96 мг К₂О на 1 кг почвы (метод Кирсанова). Будет внесено 40 т/га органических удобрений (0,5 % N, 0,25% Р₂0₅, 0,6% К₂0). Содержание питательных веществ в органических удобрениях определяется агрохимическими анализами.

Кукурузу выращивают в звене севооборота: ячмень + клевер, клевер, кукуруза. Под ячмень было внесено N₅₀Р₈₀К₈₀. Урожай сена клевера составил 4 т/га.

Необходимо определить норму минеральных удобрений.

1. Определяем вынос питательных веществ всем урожаем кукурузы, используя таблицу приложения 8.

2. Рассчитываем последействие ранее внесенных удобрений под ячмень (N — 50, Р₂0₅ — 80, К₂О — 80 кг). Последействие фосфорных удобрений на 2-й год — 10-15%, калийных — 15-20%. Следовательно, последействие фосфорных удобрений (10% от 80 кг Р₂0₅,) — 8 кг, калийных — (20% от 80 кг К₂О) 16 кг.

3. Определяем последействие пожнивно-корневых остатков клевера по азоту (кг). По условиям урожай сена клевера 4 т/га. Принято считать, что 1 т клеверного сена оставляет после себя в виде пожнивно-корневых остатков 20-27 кг/га азота. Следовательно, 4 т/га сена оставили азота 80-108 кг/га. Кукуруза может использовать из пожнивно-корневых остатков около 25% азота, (т.е. 20 — 27 кг), столько же, как из органических удобрений.

4. Определяем запас элементов питания в почве в кг/га по формуле:

где Р – содержание питательного вещества в почве, мг/100г почвы;

d_v – объёмная масса почвы, г/см 3 ;

h – мощность горизонта (пахотного слоя), см.

Кроме того, содержание элемента питания в кг/га в пахотном слое (0-20 см) можно определить путём умножения его количества по агрохимической картограмме на коэффициент 30 (при содержании N, Р, К в мг на 100 г почвы) или на коэффициент 3 (при содержании N, Р, К в мг/кг. Масса пахотного слоя 3млн. кг, 1 мг д.в. на 1 кг соответствует 3 кг элемента питания на 1 га.

5. Рассчитываем количество элементов питания, которое растение может взять из почвы с учётом коэффициентов их использования.

Запас азота в почве можно рассчитать двумя способами. 1-й способ — определение выноса азота по элементу, находящемуся в минимуме в почве после азота. На дерново-подзолистой почве после азота в первом минимуме находится фосфор. По расчётам его из почвы используется 25,2 кг, что может обеспечить урожай кукурузы 16,8 т/га (на 1 т кукурузы расходуется 1,5 кг фосфора, 25,2:1,5 = 16,8 т/га). С урожаем кукурузы 16,8 т/га израсходовано из почвы азота 16,8 х 2,5 (выносится 1 т) = 42 кг. Если почва песчаная, то в минимуме калий, и тогда возможный урожай определяется по калию.

2-й способ определения использования азота из почвы — по примерному содержанию в ней легкогидролизуемого азота (приложение 7). Дерново-подзолистые почвы среднего плодородия содержат 40-60 мг/кг легкогидролизуемого азота, повышенного – 60-80 мг/кг почвы и высокого – 80-100.

Если дерново-подзолистые почвы содержат легкогидролизуемого азота около 50 мг/кгпочвы. Это составляет 150 кг азота в пахотном слое (50мг х 3). Из дерново-подзолистых почв кукуруза использует около 20 % легкогидролизуемого азота или 30 кг азота.

6. Определяем количество элементов питания, которое вносится с органическими удобрениями, используя аналитические данные содержания элементов питания в 1 т органики (количество питательных веществ в навозе: N – 0,5%; Р₂0₅ – 0,25%; К₂0 – 0,6 %).

7. Рассчитываем количество элементов питания, потребляемых растением из органических удобрений с учётом коэффициента их использования (таблица 8).

8. Определяем количество элементов питания, необходимых внести с минеральными удобрениями (баланс элементов питания).

9. Определяем количество элементов питания с учётом коэффициентов использования их растениями из минеральных удобрений (таблица 8).

10. Вычисленные нормы питательных веществ пересчитывают на конкретные формы минеральных удобрений, разделив норму в кг на гектар на массовую долю питательного вещества в удобрении и умножив на 100.

Таблица 9 — Средние коэффициенты использования сельскохозяйственными культурами подвижного фосфора (Р₂О₅) и обменного калия (К₂О) из разных почв, % (Б.А. Ягодин и др., 1989)

Коэффициент использования легкогидролизуемого азота из почв на дерново-подзолистых, серых лесных, каштановых почвах принимается обычно равным 0,2 (или 20%), а на чернозёмах 0,2-0.3 (или 20-30%).

5.2 Расчёт норм минеральных удобрений под запрограммированный урожай (по И.С. Шатилову и М.К. Каюмову)

Для расчета норм минеральных удобрений под запрограммированный урожай И.С. Шатиловым и М.К. Каюмовым предложена методика, в соответствии с которой при наличии сведений об уровне урожая и запасах питательных веществ в почве требуемые нормы удобрений рассчитывают по формуле: Д = (1)

где Д — норма удобрения, в физической массе, ц/га; (или в кг д.в. на 1габез учета Су);

В — вынос питательных веществ запланированным урожаем основной и соответствующим количеством побочной продукции, кг/га;

К — постоянный коэффициент (при этом коэффициент К=30 при содержании в почве N, Р, К в мг на 100 г почвы; и К=3, если N, Р, К в почве выражены в мг на 1 кг почвы);

П — содержание в почве подвижных форм питательных веществ, мг/100г почвы или мг на 1 кг почвы;

К_п — коэффициенты использования питательных веществиз почвы, %;

К_у — коэффициенты использования питательных веществ из минеральных удобрений, %;

С_у — содержание питательных веществ в минеральных удобрениях, %.

Если совместно используются минеральные и органические удобрения, то вместо формулы (1) следует пользоваться соотношением:

Д = , (2)

где, Д_о — количество вносимых органических удобрений, (т/га);

С_о — содержание питательных веществ в органическом удобрении кг/т;

К_о — коэффициенты использования питательных веществ из органических удобрений, (%);

Остальные обозначения те же, что и в предыдущей формуле.

Количество используемых питательных веществ из органических удобрений определяют по формуле:

П = ,

где П – используется питательных веществ из органических удобрений, кг/га д.в.;

Е – доза органических удобрений, т/га;

д – содержание питательных веществ в органических удобрениях;

К_о – коэффициент использования питательных веществ из органических удобрений (приложение ).

Последовательность расчета по формулам проводится в соответствии с расчётом элементарного баланса по Б.А. Ягодину.

Рассчитанные дозы азота согласуются с максимально предельными дозами (Методическое пособие «Основы агрохимии»).

Источник