Методы расчета доз удобрений.

В современных социально-экономических условиях перехода к рыночным отношениям возможный уровень применения минеральных удобрений в хозяйстве определяется прежде всего экономическими условиями.

При разработке системы удобрения в хозяйстве и севооборота наиболее рациональные дозы минеральных удобрений следует ус­танавливать в зависимости от уровня интенсивности применяе­мых технологий. При ограниченной обеспеченности удобрениям предпочтительнее доза, позволяющая получить наивысшую оплату единицы удобрения. При более полном удовлетворении потребности сельскохозяйственных культур в удобрениях основной целью может быть получение максимально возможного выхода продукции с единицы площади, а также сохранение и повышение плодородия почвы.

Исключительно важное значение имеет экономический аспект, этому при выборе доз удобрений необходима тщательная агро­номическая оценка результатов полевых опытов, в том числе с пользованием экономико-математических методов. При ограниченных ресурсах удобрений оптимальной дозой будет та, которая обеспечивает наибольшую урожайность с гектара при макси­мальном чистом доходе от удобрений, т. е. самую низкую себесто­имость получаемой продукции, а при обеспечении удобрениями на планируемый урожай — позволяющая получать наибольший валовой выход сельскохозяйственной продукции и чистый доход при заданном уровне рентабельности производства.

При нормальных зональных технологиях производства различных видов сельскохозяйственной продукции могут использоваться сред­ние зональные дозы удобрений для отдельных культур, рекомендуе­мые агрохимической службой. Они должны корректироваться с уче­том адаптации технологий к природно-ресурсным ландшафтным ус­ловиям производства, формам хозяйствования и производственным ресурсам конкретного сельского товаропроизводителя.

Определение доз удобрений на основе прямого использования ре­зультатов полевых опытов.Рекомендуемые средние зональные дозы удобрений устанавливают в этом случае на основе агроэкономической оценки результатов полевых опытов в типичных для зоны почвенно-климатических условиях и севооборотах на плакорных территориях.

Согласно принятой в настоящее время классификации все почвы по агрохимическим показателям в зависимости от кислотности и содержания подвижных форм питательных веществ подразделяют на шесть групп (классов). Третий класс характеризует сред­нюю обеспеченность почвы элементами питания для зерновых культур, а четвертый и пятый — соответственно для более требова­тельных к уровню питания пропашных и овощных культур. При превышении среднего содержания питательных веществ в почве рекомендуемую дозу удобрений под сельскохо­зяйственные культуры уменьшают, при меньшем — увеличивают. Обычно при обеспеченности почвы подвижными формами эле­ментов питания на один класс ниже либо выше средней дозу из­меняют в 1,25— 1,3, а на два класса — в 1,5 раза.

Поправочные коэффициенты к средним рекомендуемым до­зам удобрений в зависимости от обеспеченности почвы питатель­ными элементами уточняют зональные научные агрохимические учреждения для различных сельскохозяйственных культур приме­нительно к условиям возделывания. Такие коэффициенты к сред­ним дозам удобрений для отдельных культур по зонам страны приведены в справочной литературе.

Агрохимическая служба и научные учреждения страны проводят широкие экспериментальные исследования по установлению взаимосвязи между агрохимическими показателями почвы и эффективностью удобрений. В полевых опытах изучают взаимосвязь между дозами основных элементов питания и уровнем урожайности важнейших сельскохозяйственных культур, возделываемых в характерных для зоны почвенно-климатических условиях при различной обеспеченности почвы подвижными формами питательных веществ. На основании выявленной в таких опытах коррелятивной зависимости разрабатывают рекомендации по применению удобрений на планируемый урожай с учетом агрохимических показателей почвы.

Обобщение многочисленных полевых опытов позволило также ус­тановить оптимальные дозы и соотношение минеральных удобрений для получения заданного уровня урожайности важнейших сельскохо­зяйственных культур в основных районах их выращивания.

Определение доз удобрений на планируемый урожай по нормати­вам затрат удобрений на единицу урожая.Расчет доз под планируе­мый урожай по нормативам затрат удобрений на получение еди­ницы урожая (на 1 т основной продукции культуры и соответству­ющего количества побочной) наиболее доступен и информацион­но обеспечен.

Результаты полевых опытов, проведенных за последние годы, а также данные передовых хозяйств позволили уточнить нормативы для расчета доз удобрений, обеспечивающих при эколого-токсикологической безопасности их применения формирование высо­ких урожаев хорошего качества.

Нормативы, разработанные ЦИНАО, для расчета доз под плани­руемый урожай зерновых культур, льна-долгунца, сахарной свеклы, сои, подсолнечника, картофеля, овощных культур, кукурузы на си­лос и кормовых корнеплодов. Нормативы затрат питательных ве­ществ удобрений на 1 т основной продукции и регламентирующие дозы азота приводятся при описании удобрения соответствующих сельскохозяйственных культур в севообороте. Предлагаемыми нор­мативами рекомендуют пользоваться при отсутствии в зонах более дифференцированных данных для интенсивного земледелия.

При составлении годовых планов общую потребность в мине­ральных удобрениях для получения планируемой урожайности культуры на конкретном поле с известными гранулометрическим составом и степенью эродированности почвы, а также ее обеспе­ченностью (группой) фосфором и калием по содержанию подвиж­ных форм этих элементов рассчитывают по следующей формуле:

Д_{N, Р, К} = Уп * Н_{N, Р, К} * С _{Р, К} * Кг _{N, Р, К} * Кэ _{N, Р, К} * Кп_N

где Д_{N, Р, К} — необходимое количество питательных веществ удобрений (кг/га д.в.) на планируемую урожайность;

У_п — планируемая урожайность т/га основной продукции;

Н_{N, Р, К} — норматив затрат питательных веществ удобрений, кг/т основной продукции и соответствующее количество побочной;

С _{Р, К} - поправочный коэффициент на группу почвы по содержанию подвижных форм фосфора и калия;

Кг _{N, Р, К} — поправочный коэффициент на гранулометрический состав почвы;

Кэ _{N, Р, К} – поправочный коэффициент на степень эродированности почвы;

Кп_N – поправочный коэффициент к дозам азота в зависимости от предшественника.

Если расчетная доза азота на планируемую урожайность боль­ше максимальной экологически безопасной, то под культуру при­меняют регламентированную дозу азотных удобрений. Дозу азота для озимых зерновых, злаковых многолетних трав и других куль­тур уточняют по результатам комплексной (почвенной, раститель­ной и метеорологической) диагностики питания растений.

Описанный метод не может использоваться для расчета годо­вых доз азотных удобрений под зерновые бобовые, бобовые сидераты, многолетние бобовые и бобово-злаковые травы (и под по­кровные культуры), а также под лен-долгунец. В этих случаях дозу азота устанавливают согласно региональным рекомендациям по результатам полевых опытов.

Дозы удобрений, рассчитанные таким способом, пропорцио­нальны урожайности, поэтому для применения экономически вы­годных и экологически безопасных доз очень важно правильно определить величину планируемого и реально возможного уро­жая. При этом учитывают плодородие почв, достигнутый и потен­циальный уровень урожайности культур, условия влагообеспеченности и другие факторы интенсивности земледелия.

В хозяйствах, где проведена бонитировка почв, дозу минераль­ных удобрений на планируемый урожай по нормативам затрат удобрений на единицу урожая рассчитывают по формуле

Д_{N, Р, К} = [Уп – (БпБц)] * Н_{N, Р, К}

где Б_п —балл пашни конкретного поля; Б_ц —цена балла пашни (в т), планируемой сельскохозяйственной продукции на 1 га.

Для планирования эффективного и экологически безопасного применения удобрений в хозяйствах на основе нормативных показателей с использованием ЭВМ в ЦИНАО и научно-производственными подразделениями агрохимической службы разработаны специальные программные комплексы.

Дозы удобрений на планируемый урожай возделываемых сельскохозяйственных культур и потребность в удобрениях определя­ют по нормативам затрат удобрений на единицу урожая с учетом типа и разновидности почвы, ее агрохимических показателей и степени эродированности, предшественника, ее качества и удобренности, сортовых особенностей выращиваемой культуры, вне­сения органических удобрений и влияния погодных условий.

Если фактические ресурсы удобрений, которыми располагает хозяйство, не соответствуют рассчитанной потребности для полу­чения плановых урожаев, то их распределяют (в том числе имею­щиеся органические удобрения) по полям севооборота.

Конечные материалы, которые выдает ЭВМ, содержат все дан­ные о количестве необходимых для внесения на каждый отдельно обрабатываемый участок органических и минеральных удобрений с указанием срока и способа их применения. Годовые планы при­менения удобрений, разрабатываемые по программам «Радоз», «Экоуд» и другим, служат основой для планирования приобрете­ния сельскохозяйственными товаропроизводителями минераль­ных удобрений и официальным документом для проведения под­рядных работ специализированными агрохимическими и внутри­хозяйственными подразделениями.

Балансовые методы определения доз удобрений.Определение доз удобрений на планируемый урожай можно проводить расчетными методами, в основе которых лежит баланс питательных веществ — сопоставление расхода питательных элементов на формирование Урожая (т. е. выноса элементов питания с урожаем культур) с по­ступлением питательных веществ из почвы и удобрений.

Вынос основных элементов питания на единицу урожая от­дельных культур может значительно различаться в зависимости от Условий выращивания. Поэтому для расчетов лучше пользоваться данными о выносе, полученными в хозяйстве или в типичных по­денных условиях ближайшими опытными учреждениями. Допус­тимо применение справочных данных о среднем выносе NPK на единицу урожая, однако при этом получают менее точные показа­тели.

Коэффициенты использования сельскохозяйственными культурами азота, фосфора и калия из навоза и минеральных удобрений хотя и относительно стабильны, но также подвержены колебаниям в зависимости от культуры почвенно-климатических условий, дозы, времени внесения, способа заделки удобрений и т. д.

Для определения доз удобрений на планируемую прибавку урожая необходимо располагать надежными данными об уровне урожайности без удобрений (или при уже используемом их количестве в хозяйстве).

Определение доз удобрений на планируемую прибавку урожая сельскохозяйствен­ных культур. На основе данных о расходе элементов питания на формирование единицы урожая устанавливают размер их выноса с планируемой прибавкой урожая. Необходимое количество питательных веществ в удобрениях для получения прибавки опре­деляют введением поправки на плодородие почвы и с учетом коэф­фициента использования питательного вещества из удобрений.

Дозу удобрений (кг д. в. на 1 га) на планируемую прибавку урожая рассчитывают по формуле

100(У_п-У_ф)ВС
Дn,p,k= -----------------

К_у

где У_п — планируемая урожайность, т/га;

Уф— фактический урожай за последние три года, т/га;

В — вынос элементов питания, кг на 1 т основной и соответствую­щего количества побочной продукции;

С—поправочный коэффициент на плодо­родие почвы;

К-коэффициент использования растением элементов питания из удобрения, %.

При расчете доз удобрений на планируемую прибавку урожая таким способом удается избежать использования весьма условных данных о величине потребления культурой питательных веществ из почвы.

Определение доз минеральных удобре­ний с использованием коэффициента воз­мещения выноса урожаем питательных ве­ществ из почвы за счет применения удоб­рений. Коэффициенты возмещения выноса К_В определяют на основании результатов полевых опытов с удобрениями:

Д_опт

К_{ВN, Р, К} = -----------------

У_опт В_{N, Р, К}

где Д_опт — оптимальная доза удобрения, кг д. в. на 1 га;

У_опт — полученная при ее применении урожайность, т/га;

В_{N, Р, К} - вынос питательных веществ с единицей урожая, кг д. в. на 1 т (определяют по данным химического анализа основной и побочной продукции).

Дозу минеральных удобрений Дn,p,k (кг д. в. на 1 га) на плани­руемый урожай (У)с использованием коэффициента возмещения выноса рассчитывают по формуле

Дn,p,k = УВК_В С,

где С — поправочный коэффициент на плодородие почвы.

Определенные различными способами годовые дозы минераль­ных удобрений корректируют с учетом гранулометрического состава почв, степени их эродированности, а дозы азотных удобрений еще и в зависимости от предшественников. При необходимости учитывают также последействие ранее внесенных органических и Фосфорно-калийных удобрений с учетом коэффициентов использо­вания их питательных веществ.

Баланс питательных веществ в севообороте.Различные расчет­ные методы целесообразно использовать для проверки правильно­сти разработанной на основе экспериментальных и нормативных Доз системы удобрения под отдельные культуры севооборота и для Ненки возможных прибавок урожая при принятых дозах органических и минеральных удобрений.

Правильность принятых доз и соотношений удобрений в севообороте можно проверить сопоставлением прихода и расхода элементов питания, т. е. определением валового баланса питательных веществ за севооборот.

Сопоставление выноса питательных элементов урожаем куль­тур за севооборот с их количеством в составе внесенных органи­ческих и минеральных удобрений позволяет представить в общем степень восполнения расхода отдельных питательных веществ из почвы. Однако такой баланс, называемый валовым, не отражает количественную сторону фактического использования элементов питания сельскохозяйственными культурами из удобрений. Вало­вой баланс используют для общей оценки расхода из почвы и по­ступления в нее элементов питания при ограниченном примене­нии удобрений, когда урожай формируется в основном за счет по­чвенного плодородия и биологического азота.

При оценке реального баланса питательных веществ согласно принятой системе удобрения в севообороте (или хозяйстве) необходимо учитывать степень использования пи­тательных элементов сельскохозяйственными культурами из удоб­рений за ротацию, при оценке баланса в отдельных звеньях сево­оборота — коэффициенты использования элементов питания в пер­вые три года из органических и минеральных удобрений. Эти дан­ные устанавливают на основе обобщения результатов многолетних полевых опытов с удобрениями в севооборотах применительно к определенным почвенно-климатическим условиям.

При оценке складывающегося баланса питательных веществ севообороте или отдельных его звеньях нужно учитывать уровень потенциального почвенного плодородия, состав возделываемых культур, степень усвоения растениями внесенных с удобрениям элементов питания и другие факторы.

Баланс по фосфору всегда должен быть положительным, с превышением поступления над выносом не менее 50 %. При малом содержании подвижных форм фосфора в большинстве почв нашей зоны и низком усвоении фосфора из удобрений для поддержания улучшения почвенного плодородия требуется обеспечивать возмещение этого элемента в 2—2,5 раза большее, чем вынос с урожаем. Баланс по калию на богатых калием тяжелых почвах может иметь дефицит 10—30 % (конечно, при этом необходимо учитывать наличие калиелюбивых культур в севообороте, уровень урожая и применения азотно-фосфорных удобрений), а на песчаных и супес­чаных почвах дефицит калия недопустим.

Следовательно, при разработке системы удобрения в севообороте должно быть предусмотрено разумное использование естественного плодородия почвы, а при более высоком уровне химизации земледе­лия — не только восстановление плодородия почвы, но и его расши­ренное воспроизводство. Например, на дерново-подзолистых и свет­ло-серых лесных почвах размеры возврата элементов питания в виде удобрений в полевых севооборотах с одним полем картофеля долж­ны быть не ниже значений.

Балансовый метод применяют также для оценки потребности в удобрениях и характеристики складывающегося круговорота пи­тательных веществ в хозяйстве, по природно-экономическим рай­онам, административным единицам и в целом по стране.

Во внешнехозяйственном балансе сопоставляют размеры от­чуждения элементов питания с товарной продукцией и их прихода с органическими и минеральными удобрениями, завозимыми кормами и семенами.

Расчет внутрихозяйственного баланса, как и баланса в севообо­роте, включает сопоставление выноса питательных веществ уро­жаем (всех видов продукции, убираемой с поля) с возмещением их при внесении удобрений. Эти статьи баланса имеют наибольший Удельный вес в структуре потерь и возврате элементов питания.) В полном хозяйственном балансе кроме выноса с урожаем могут учитывать потери питательных веществ из удобрений и почвы, а в приходной статье — возмещение не только с удобрениями, но и сменами, атмосферными осадками и за счет источников биологического азота — многолетних бобовых трав и сидератов.

Недостаток балансового метода — при оценке размеров отдель­ных статей приходной и расходной частей баланса используют большое количество расчетных величин. Балансовые расчеты более надежны, когда применяют экспериментальные данные о размерах выноса элементов питания с урожаем из почвы, коэффициенты ис­пользования элементов культурами из удобрений и другие показа­тели, полученные в полевых опытах с удобрениями в типичных се­вооборотах при конкретных почвенно-климатических условиях.

Балансовый метод используют при установлении с помощью математического моделирования с применением ЭВМ необходи­мых доз минеральных удобрений для получения планируемого урожая культур с учетом обеспеченности почвы подвижными формами элементов питания и других параметров почвенного плодородия, коэффициентов использования растениями пита­тельных веществ из удобрений и почвы, коэффициентов возмеще­ния элементов питания, а также нормативов расхода удобрений для направленного изменения плодородия почв.

Таким образом, определение оптимальных доз удобрений про­водят на основе экспериментальных, нормативных, балансовых, а также экономико-математических методов (в том числе с исполь­зованием ЭВМ).

Разработку системы удобрения, исходя из фактической обес­печенности минеральными удобрениями, чаще всего проводят на основе средних зональных доз, уточняемых по агрохимическим показателям почвы. Для ведущих культур севооборотов возможен расчет доз удобрений на планируемый урожай различными мето­дами. Разработка системы удобрения с целью получения высоких планируемых урожаев всех культур севооборота (в том числе с учетом повышения плодородия почвы) возможна только при полном обеспечении хозяйств минеральными удобрениями. В этих условиях возрастает значение балансовых расчетов для определения удобрений на планируемый урожай и направленного изменения эффективного плодородия почв.

Наиболее достоверные результаты при определении оптимальных доз удобрений можно получить только на основе данных полевых опытов с удобрениями, особенно многолетних, в сочетании Разнообразными расчетными методами проверки правильности ° Отношения между отдельными элементами питания и предва­рительной агроэкономической оценки.

В ЦИНАО создана базовая модель для разработки рекомендаций по применению удобрений на уровне сельскохозяйственного предприятия с использованием ЭВМ. Предусмотрено определе­ние доз удобрений всеми основными методами (на основе прямо­го использования результатов полевых опытов, нормативных дан­ных, балансовых расчетов и производственных функций). Выбор предпочтительного метода зависит от содержания подвижных форм питательных веществ в почве и обеспеченности хозяйства удобрениями, а также экологических ограничений.

Информационной базой при решении задачи служит центра­лизованный банк данных, включающий результаты многочислен­ных полевых опытов с удобрениями (проведенных агрохимичес­кой службой) с учетом почвенно-климатических условий, резуль­таты агрохимического обследования почв, выноса элементов пи­тания урожаем и качества продукции. Если в банке данных объем информации по предпочтительному методу недостаточен, то дозу удобрений определяют на основании их нормативных затрат на единицу прибавки урожая. Рассчитанные дозы удобрений коррек­тируют в зависимости от основных факторов, которые прямо или косвенно влияют на эффективность удобрений (эродированность почв, удобренность и качество предшественника, сортовые осо­бенности культур и т. д.).

Модель включает также блоки, позволяющие определить ба­ланс питательных веществ в хозяйстве и в зависимости от него провести корректировку доз минеральных удобрений, а также учесть при этом использование органических удобрений и показа­тели баланса элементов питания. Кроме того, она предусматрива­ет наиболее рациональное распределение удобрения по способам внесения и требования к качеству получаемой продукции.

В заключение отметим, что при планировании уровня урожай­ности сельскохозяйственных культур, доз удобрений и их распре­деления в севооборотах необходимо учитывать весь комплекс природно-экономических факторов, организационно-хозяйственные Условия и особенности питания растений. С возрастанием уровня интенсивности сельскохозяйственного производства и химизации большее значение приобретают повышение общей культуры земледелия и строгое соблюдение технологической дисциплины, агроэкологических требований. Огромную роль играют также селекция и внедрение в производство высокопродуктивных сортов сельскохозяйственных культур, обладающих повышенной отзывчивостью на удобрение и устойчивостью в стрессовых условия.

Следует подчеркнуть, что высекая устойчивая продуктивное агроценозов обеспечивается за счет рационального использования естественного плодородия почвы и эффективного применения удобрений. В современных условиях для реализации принято стратегии адаптивной интенсификации агропромышленного комплекса страны центральное место в научных исследованиях агрономического профиля принадлежит разработке адаптивных ландшафтных систем земледелия, а также моделей продукционного процесса сельскохозяйственных культур в зависимости от условий их воз­делывания. Первоочередными задачами агрохимической науки являются создание систем удобрения и технологий их применения (базирующихся на принципах ресурсо- и энергосбережения, экологической безопасности и экономической целесообразности), а так­же надежной системы долгосрочного оперативного прогноза пита­ния растений и потребности в удобрениях, контроля за качеством продукции, состоянием плодородия почв и окружающей среды.