На эффективность удобрений влияют почвенные, климатические и экономичесие условия хозяйства

Система удобрения и химической мелиорации

Система удобрения — это комплекс агрономических и организационных мероприятий (накопление, приготовление и правильное хранение органических удобрений; приобретение, складирование и хранение минеральных удобрений; организация системы машин для транспортировки на поле и внесения удобрений; известкование кислых и гипсование солонцовых почв) по рациональному использованию органических и минеральных удобрений с целью повышения урожая и его качества и воспроизводства плодородия почвы.

Этот комплекс можно разделить на две части.

Первая — включает разработку и выполнение организационно-хозяйственных и экономических мероприятий, связанных с производством, заготовкой и закупкой, перевозкой и хранением удобрений. Сюда входят: выявление всех ресурсов по производству местных удобрений, их заготовке и правильному хранению, определение потребности в различного рода компостах, разработка мер по их заготовке, выявление мелиоративных материалов для известкования кислых и гипсования солонцовых почв, определение потребности в промышленных минеральных удобрениях, организация их завоза, правильное хранение и внесение в почву. Важно предусмотреть организацию тукосмешения и внесения удобрения в заданном соотношении питательных элементов с учетом плодородия почвы, требований культуры и условий агротехники. При планировании этих работ важно максимально учитывать комплексную механизацию всех технологических процессов по применению как органических, так и минеральных удобрений.

Вторая часть системы удобрений — это рациональное размещение удобрений по севооборотам и внутри севооборотов под различные культуры с учетом их потребности, почвенных условий и экономической эффективности, а также выбор оптимальных доз, сроков и способов использования удобрений. Эта часть системы удобрений разрабатывается с учетом местных почвенно-климатических условий и экономики хозяйства. Система удобрений в севообороте является частью общей системы удобрения в хозяйстве.

На эффективность удобрений влияют почвенные, климатические и экономичесие условия хозяйства

1. Почвенные условия

Эффективность удобрений зависит от типа, подтипа, вида или разновидности почвы — агрохимических ее показателей, видов, форм, сочетания удобрений, а также от сроков и способов их внесения на разных почвах. Наибольшие прибавки урожая от удобрений получают на дерново-подзолистых, серых лесных почвах, оподзоленных и выщелоченных черноземах.

Эффективность удобрений на обыкновенных и южных черноземах, каштановых почвах при возделывании сельскохозяйственных культур значительно ниже. В пределах одного почвенного типа и подтипа на эффективность отдельных видов удобрений существенное влияние оказывает гранулометрический состав почвы. В условиях дерново-подзолистых почв он определяет запасы питательных веществ. Прибавки урожая сельскохозяйственных культур на песчаных и супесчаных дерново-подзолистых почвах выше от азотных и калийных удобрений, а на среднесуглинистых и тяжелосуглинистых почвах — от фосфорных.

Гранулометрический состав во многом определяет размеры вымывания азота. Физиологически кислые удобрения оказывают большее подкисляющее действие на песчаных почвах, чем на суглинистых. На эффективность удобрений сильное влияние оказывают агрохимические свойства почв, а именно содержание подвижных форм химических элементов питания. По обобщенным данным Н. А. Сапожникова, эффективность суперфосфата на почвах с высоким содержанием подвижного фосфора резко снижается.

Действие органических удобрений в различных районах России неодинаково. Наивысшие прибавки от навоза получают в районах с достаточным увлажнением, где преобладают дерново-подзолистые и серые лесные почвы. В районах с черноземными и каштановыми почвами, характеризующихся небольшим количеством осадков, эффективность органических удобрений снижается.

Азотные удобрения особенно эффективны на дерново-подзолистых, серых лесных почвах, выщелоченных черноземах северных и западных районов лесостепной зоны. В степных районах юга и востока с обыкновенными и южными черноземами, каштановыми почвами влияние их слабее. Высокое действие азотных удобрений проявляется в Зауралье, Западной, Средней и Восточной Сибири, на Дальнем Востоке, а также при орошении.

Фосфорные удобрения эффективны на всех почвах. На выщелоченных черноземах лесостепной зоны они повышают урожаи сильнее, чем азотные.

Действие калийных удобрений на урожай сельскохозяйственных растений особенно велико на дерново-подзолистых, торфяных и серых лесных почвах; на черноземах, каштановых и сероземных почвах эффективность их ниже.

Растения лучше поглощают азот из нитратных удобрений на кислых дерново-подзолистых, серых лесных почвах и красноземах. Аммонийные формы азотных удобрений, наоборот, лучше используются растениями на нейтральных и карбонатных почвах. На дерново-подзолистых и других почвах с кислой реакцией эффективны труднорастворимые формы фосфорных удобрений (фосфоритная мука, фосфатшлак).

На черноземах, каштановых и сероземных почвах более эффективны водорастворимые формы фосфорных удобрений (суперфосфат, аммофос). Калийные хлорсодержащие удобрения нельзя использовать под табак, цитрусовые культуры. Под эти культуры целесообразно применять сульфатные формы. Под картофель и лен хлорид калия лучше вносить с осени, чтобы уменьшить неблагоприятное действие хлора. В сухую погоду при подкормках нельзя применять мочевину, так как возможны большие потери азота

В большинстве районов России органические и минеральные удобрения применяют в сочетании, исходя из доз навоза и коэффициента использования питательных веществ, содержащихся в нем. В связи с низким коэффициентом использования азота органических удобрений эффективность азотных удобрений на фоне навоза на дерново-подзолистых, серых лесных почвах, оподзоленных и выщелоченных черноземах высокая, особенно при внесении умеренных доз навоза (15—25 т/га) под картофель, сахарную свеклу и кормовые культуры. Фосфорные и калийные удобрения на фоне навоза менее эффективны.

Эффективность сочетания отдельных видов минеральных удобрений на различных почвах неодинакова. На дерново-подзолистых почвах эффективны все три вида макроудобрений: азотные, фосфорные и калийные. На черноземных почвах основными видами минеральных удобрений являются азотные и фосфорные, на каштановых и сероземах — азотные и фосфорные.

Почвенные условия определяют сроки и способы внесения удобрений. На дерново-подзолистых, красноземных и серых лесных почвах, характеризующихся кислой реакцией среды, фосфорные водорастворимые удобрения лучше вносить весной для уменьшения связывания фосфатного иона почвенными частицами. В то же время труднорастворимые фосфорные удобрения (фосфоритная мука) на этих почвах лучше вносить осенью под основную обработку, чтобы повысить подвижность фосфора. На дерново-подзолистых почвах с промывным и периодически промывным водными режимами лучшим сроком внесения азотных удобрений является весенний. На черноземных и каштановых почвах основное удобрение, в том числе и азотное, целесообразно применять осенью. Глубина заделки удобрений также определяется почвенными условиями. На черноземах и каштановых почвах удобрения необходимо вносить глубже, а на дерново-подзолистых — на меньшую глубину.

В засушливых степных районах добавление к суперфосфату азотных и калийных удобрений неэффективно. В лесостепной зоне азотные и калийные удобрения, внесенные с суперфосфатом в рядки, эффективны при возделывании сахарной свеклы, картофеля, кукурузы.

При разработке системы удобрения необходимо знать свойства почвы. Для этого следует использовать почвенную карту хозяйства. В ней приведены данные о гранулометрическом составе, содержании гумуса, глубине пахотного слоя почвы, емкости поглощения, степени насыщенности основаниями и др. Кроме почвенных карт для установления плодородия почв составляют агрохимические картограммы. На них указывают кислотность и щелочность почвы, содержание в ней подвижных соединений фосфора, калия, микроэлементов. В ряде областей составляют агрохимические паспорта. В паспорт включают усредненные данные для поля севооборота о гранулометрическом составе, кислотности обменной (рН) и гидролитической, степени насыщенности почв основаниями, их окультуренности, содержании гумуса, подвижных соединений фосфора, калия, микроэлементов.

2. Климатические условия

К климатическим условиям, определяющим эффективность удобрений, относятся: сумма активных температур, сроки наступления весенних и осенних заморозков, количество и распределение в течение года осадков и влагообеспеченность почв основных регионов страны.

Теплообеспеченность основных земледельческих регионов определяется суммой активных температур (выше 10⁰С). Анализ сумм температур и условия роста сельскохозяйственных культур показывает, что наиболее продуктивно возделывать сельскохозяйственные растения можно только в южных районах. Основным сдерживающим фактором получения высоких урожаев культур здесь является острый недостаток в почве влаги.

Влагообеспеченность почв основных земледельческих районов страны уменьшается с севера на юг. Основные площади посевов находятся в районах с крайне неустойчивой влагообеспеченностью. В связи с тем, что эффективность удобрений определяется в основном количеством осадков, выпадающих в течение года, положительное их влияние на урожай снижается с севера на юг.

Количество атмосферных осадков и равномерность их распределения играют определяющую роль в эффективном использовании растениями питательных веществ удобрений. По данным исследований в засушливые годы эффективность NPK снижается в среднем на 36 %, а во влажные годы возрастает на 52 % по сравнению с действием удобрений в нормальные по увлажнению годы.

В умеренно влажные годы прибавка урожайности яровой пшеницы от применения N60 в Нечерноземной и лесостепной зонах была на 3—3,5 ц/га больше, чем в избыточно влажные. В степной зоне и в сухие годы азотные удобрения не влияют на урожайность, а во влагообеспеченные прибавка достигает 5 ц/га. Действие фссфорных удобрений в зависимости от влагообеспеченности года не такое отчетливое. Как азотных. Фосфорные и калийные удобрения в засушливые годы могут обеспечивать более высокий относительный прирост урожайности, чем во влажные. Это объясняется резким уменьшением подвижности почвенных соединений фосфора и калия в засушливые годы и значительно более высоким в связи с этим поглощением фосфора и калия из легкорастворимых удобрений.

Большое значение при использовании удобрений в различные по увлажнению годы имеет отношение отдельных сельскохозяйственных культур к срокам увлажнения. Если для яровой пшеницы особенно велико значение весенних и раннелетних дождей, то кукуруза и просо хорошо используют осадки в середине и даже в конце лета. При возделывании картофеля недостаток осадков в июне и июле отрицательно сказывается на урожае.

От недостатка влаги в самые напряженные периоды вегетации сильно страдают сельскохозяйственные культуры, произрастающие на песчаных и супесчаных почвах, подстилаемых песками.

3. Агротехнические условия

Агротехнические условия — один из главных, иногда определяющих факторов эффективного применения удобрения. К числу наиболее важных агротехнических условий относятся севообороты, обработка почв, площади питания растений, сроки посева, борьба с вредителями, болезнями и сорняками, отзывчивость сортов на удобрения.

Влияние севооборота на повышение усвояемости питательных веществ почвы и удобрений заключается в неодинаковом накоплении продуктивной влаги под различными предшественниками. Максимальные запасы продуктивной влаги накапливаются в чистом пару. Достаточно высоки они в занятом пару (горох, кукуруза и др.). Запасы влаги под озимой пшеницей и кукурузой на силос самые низкие.

При возделывании культур в севообороте создаются лучшие условия для накопления значительной массы питательных веществ в корневых и пожнивных остатках. После их разложения питательные вещества легко усваиваются последующей культурой. По данным Центральной опытной станции ВИУА, в пожнивных и корневых остатках после возделывания многолетних трав азота накапливается 106—194 кг/га, фосфора — 30,0—54,6, калия —47,3— 78 кг/га. Значительно ниже эти показатели после возделывания зерновых и зернобобовых культур.

Различные предшественники оказывают неодинаковое влияние на эффективность органических и минеральных удобрений. Культуры, сильно снижающие содержание влаги в почве (например, травы, сахарная свекла), в условиях недостаточного увлажнения не обеспечивают высокой эффективности удобрений под последующие культуры. Культуры, идущие по чистому пару, развиваются в лучших условиях увлажнения и меньшей засоренности, в результате чего эффективность удобрений возрастает.

В Нечерноземной зоне эффективность удобрений по занятым парам, как правило, выше, чем по чистым. Эффективность азотных удобрений по чистым парам здесь снижается меньше, чем в Черноземной зоне. На черноземных и каштановых почвах эффективность удобрений по занятому пару в большей степени зависит от условий года. Пропашные культуры (свекла, картофель) повышают потребность в удобрениях следующих за ними культур, но и оставляют после себя значительное количество неиспользованных питательных веществ. Они подавляют развитие такой вредоносной болезни злаковых культур, как корневая гниль.

Эффективность удобрений при возделывании культур по пласту и обороту пласта снижается в районах недостаточного увлажнения. В то же время травы могут повышать потребность последующих культур в фосфоре, калии, чему способствует улучшение азотного режима после них. Например, хлопчатник после люцерны нуждается в удобрении с преобладанием фосфора.

Однолетние культуры сплошного посева (зерновые и зернобобовые), а также однолетние травы и некоторые технические и масличные культуры (лен) оставляют после себя засоренные поля с пониженной влажностью почвы и невысоким содержанием усвояемых питательных веществ.

Для повышения эффективности удобрений по всем предшественникам необходим высокий уровень агротехники. В севооборотах при систематическом внесении удобрений наблюдается постоянное (от ротации к ротации) повышение урожайности сельскохозяйственных культур.

При длительном внесении органических и минеральных удобрений в севообороте эффективность их выравнивается. На легких почвах несколько выше эффективность навоза, на тяжелых и среднесуглинистых дерново-подзолистых почвах — минеральных удобрений. На черноземах прибавки урожая от минеральных и органических удобрений одинаковые. На эффективность удобрения большое влияние оказывает обработка почвы.

На черноземных почвах глубина их обработки имеет второстепенное значение по сравнению с действием удобрений. Удобрения повышают плодородие вовлекаемых в пахотный слой нижележащих горизонтов. Однако в связи с более высоким естественным плодородием черноземов эффективность удобрений на них ниже, чем на дерново-подзолистых и серых лесных почвах. В условиях орошения эффективность от удобрений меньше зависит от глубины обработки. Здесь возможно применение различных вариантов минимальной обработки.

Таким образом, при определяющей роли удобрений в повышении урожая приемами обработки можно несколько усилить или ослабить их действие.

На эффективность удобрений существенное влияние оказывают площади питания растений. Установлено максимально возможное количество растений на 1га кукурузы на зеленый корм и силос, обеспечивающее наибольшее использование питательных веществ почвы и удобрений, 200—250 тыс., кукурузы на зерно 50—60 тыс., подсолнечника 60 тыс., сахарной свеклы 100— 140тыс., картофеля 70—80 тыс. Вопрос о площадях питания зерновых культур более сложный. Он определяется сортом, плодородием почвы, склонностью растений того или иного сорта к полеганию. Один из важнейших элементов технологии возделывания сельскохозяйственных культур — срок посева. Нарушение его сильно снижает урожай. Все это в конечном итоге определяет эффективность добрений.

Удобрения, изменяя химический состав почвы, влияют на разнообразие насекомых и возбудителей болезней. В результате чего устраняется необходимость в агротехнических, химических, биологических и общих мерах борьбы с ними.

Засоренность почв ослабляет действие удобрений и существенно снижает урожай. Грамотная система мер по борьбе с сорняками обеспечивает эффективное использование удобрений. Сорные растения конкурируют с культурными растениями в борьбе за элементы питания.

Система удобрения на осушенных почвах резко отличается от таковой на старопахотных почвах. В первый период окультурива-ния осушаемых земель необходимо применение повышенных доз органических удобрений, а на кислых почвах — больших доз извести.

Использование азотных, фосфорных и калийных удобрений, а также микроудобрений на осушенных почвах определяется длительностью осушения и освоения почв, типом почвы, степенью увлажнения, климатическими условиями региона и динамикой сезонных атмосферных явлений. Возделывание сельскохозяйственных культур на начальных стадиях окультуривания должно сопровождаться применением повышенных доз азотных удобре­ний, в последующие годы дозы азотных удобрений можно уменьшать.

На осушенных торфяных почвах исключительно велика роль калийных, фосфорных и микроудобрений, особенно медных. Использование азотных удобрений определяется климатическими условиями зоны распространения торфяных почв. В условиях Нечерноземной зоны эффективность их возрастает с юга на север. На кислых почвах можно использовать фосфоритную муку (8—10 ц/га).

4. Организационно-экономические условия применения удобрений

Организационно-экономические условия определяют прежде всего возможные ресурсы производства местных удобрений: изыскание путей сохранения и увеличения выхода навоза и других органических удобрений, закупка органических удобрений на птицефабриках, промышленных животноводческих комплексах, торфопредприятиях. Наряду с выполнением организационных мероприятий, связанных с накоплением и приобретением органических удобрений, изыскивают возможности для покупки и хранения минеральных удобрений. Определяют площади, необходимые для известкования кислых почв и выполнения мелиоративных мероприятий на солонцеватых и солонцовых почвах. Рациональная организация хранения, внесения удобрений в целом повышает их эффективность.

В связи с вышесказанным для более эффективного применения удобрений необходимо соблюдать методологические принципы при ее разработке:

– рациональное сочетание агроландшафта, культур и удобрений;

– сбалансированность по элементам питания и их компенсации в почве;

– биологизации, экологической адаптивности системы удобрений;

– прогнозирования и моделирования;

–нормативности.

2. Этапы обоснования системы удобрений и их характеристика.

1 этап. Анализ состояния плодородия почв и уровня их продуктивности в севооборотах и во внесевооборотных участках. Оптимальные параметры плодородия почв.

Повышение урожайности сельскохозяйственных культур осуществляется в основном в результате улучшения плодородия почвы, а также подбора культур и сортов, наиболее приспособленных к данным почвенно-экологическим условиям. В некоторых случаях затраты средств на создание сортов, устойчивых, например, к засолению или повышенной кислотности, временно избыточному увлажнению, могут оказаться ниже, чем затраты на коренное улучшение почвы. Однако главное направление — повышение плодородия почвы, так как почти все агротехнические мероприятия, направленные на увеличение урожайности, связаны с теми или иными способами (механическими, химическими и др.) воздействия на почву с целью улучшения ее водно-воздушных свойств, химических и физических показателей, биологической активности.

Таким образом, величина и стабильность урожая в основном, особенно в Нечерноземной зоне, связаны с уровнем плодородия почвы, который при интенсивном земледелии все в большей степени определяется деятельностью человека. С этой точки зрения при системном подходе к управлению урожайностью сельскохозяйственных культур основной задачей становится исследование вопросов управления плодородием почвы.

Для решения сложных задач прогноза возможных изменений плодородия почвы при программировании урожайности и обеспечения рационального распределения ресурсов органических и минеральных удобрений между культурами и полями севооборотов необходимо широкое использование методов моделирования. Сложность почвы как открытой многопараметрической системы делает такой подход необходимым, но вместе с тем и чрезвычайно трудным.

Понятие плодородия почвы весьма сложное. В буквальном смысле оно означает способность почвы «родить плоды», т. е. обеспечивать получение урожая растений. В общей форме можно принять, что плодородие почвы есть способность почвенного покрова удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде, воздухе, тепле, свете и физико-химических условиях (Фрид, 1985).

В агрономическом (технологическом) смысле под плодородием понимают способность почвы служить растениям средой обитания, источником и, главное, посредником в обеспечении земными факторами жизни (водой, питательными веществами и др.), обеспечивать возможность индустриального ведения производства, быть устойчивой против всех факторов разрушения.

В настоящее время в литературе можно встретить различные варианты толкования понятия плодородия почвы: естественное, природное, потенциальное, базисное, эффективное, текущее, полное.

Природное плодородие почвы определяется как совокупность ее свойств и режимов. Весь комплекс экологических условий на фоне которых она развивается.

Потенциальное плодородие почвы определяется как способность конкретной почвы, расположенной в определенных климатических условиях и условиях рельефа, обеспечивать растения всеми необходимыми факторами роста, развития и получения биомассы или основной и побочной продукции за счет природных и приобретенных под влиянием человеческой деятельности свойств почвы в многолетнем цикле. Потенциальное плодородие проявляется на фоне средних многолетних климатических условий без непосредственного дополнительного привлечения человеком факторов роста и развития растений (в первую очередь элементов питания и влаги). Это свойство почвы относительно стабильно, изменяется медленно в результате интенсивных мелиоративных воздействий или других факторов, например загрязнения токсическими веществами, вторичного засоления и т. п.

Иначе потенциальное плодородие почвы это возможное плодородие почвы, проявляющееся при определенных экологических и технологических условиях.

Потенциальное плодородие проявляется в форме эффективного плодородия которое представляет собой способность конкретной почвы, расположенной в определенных климатических условиях и условиях рельефа, обеспечивать растения всеми необходимыми факторами роста, развития и получения биомассы или основной и побочной сельскохозяйственной продукции в конкретный период времени (фазу развития растений). Эффективное плодородие определяется воздействием на растения почвенных и других экологических факторов на фоне конкретных погодных условий при непосредственном дополнительном целенаправленном привнесении человеком факторов роста и развития растений (элементов питания, влаги и т. д.) или без привнесения этих факторов. В условиях хозяйственной деятельности эффективное плодородие проявляется как суммарный результат мобилизации элементов потенциального плодородия с помощью агротехнических приемов и дополнительного применения факторов урожая. Эффективное плодородие — лабильный показатель. Оно может изменяться как в многолетнем цикле, так и в течение вегетационного периода в зависимости от погодных условий.

Плодородие почв можно оценить двумя основными способами:

первый — оценка плодородия при использовании шкалы бонитировки почв;

второй — разработка регрессионных моделей, связывающих уровень урожайности с различными элементами почвенного плодородия.

Оценка плодородия при использовании шкалы бонитировки почв производится в зависимости от балла бонитета почвы. Она показывает отношение ее плодородия (в процентах) для данной культуры к плодородию принятой за эталон почвы, оцениваемому в 100 %. Это один из наиболее объективных методов сравнительной оценки уровня плодородия почвы — метод прямого учета урожая, но при его использовании возникают затруднения в моделировании урожайности и почвенного плодородия. Бонитировочные шкалы для этих целей малопригодны вследствие их условности, относительности, локальности и трудоемкости определения.

Второй путь установления связи урожая со свойствами почв основан на использовании регрессионных моделей. Уровень плодородия задают определенными формулами. Такая оценка плодородия тоже условна. Влияние плодородия почвы на урожайность выражается не прямо, а опосредованно через технологии. Одинаковый урожай можно получить на почвах, совершенно различных по своим показателям, и разный — на одинаковых почвах в зависимости от экологической обстановки и применяемых технологий. Поэтому для моделирования необходимо каким-то образом выразить плодородие почвы с помощью независимых от урожайности элементов.

2 Этап. – Определение оптимальных параметров плодородия почв

В основу современных разработок моделей плодородия почв положена концепция базовой модели (квалифицированной как статистической или экспертно-описательной). Под моделью плодородия почв понимается совокупность агрономически важных свойств и почвенных режимов, отвечающих определенному уровню продуктивности растений. Совокупность агрономически важных свойств должна включать, кроме агрохимических показателей, использующихся для характеристики параметров плодородия и прогнозирования урожайности, морфологогенетические особенности почв, показатели их физического состояния, минералогический состав и биологические свойства.

Таким образом, модель должна учитывать некоторый набор так или иначе связанных с плодородием почвенных факторов (элементов плодородия), количество которых может быть достаточно большим. При этом значение имеют правильное выделение основных элементов и установление взаимосвязей между ними. Так, при оценке оптимальности уровней того или иного элемента минерального питания в почве необходимо учитывать не только их абсолютные значения, но и соотношения с другими элементами. Установлено, что доступность отдельных элементов для растений изменяется в зависимости от условий увлажнения, температуры, концентрации других элементов. Так, при повышенном содержании фосфора в некоторых почвах отмечено цинковое голодание. Известны случаи, когда на одном и том же поле в засушливые годы обнаруживался недостаток калия, а во влажные годы — магния.

Выбор элементов плодородия почвы, которые отражают ее состояние и должны учитываться моделью, — один из важнейших этапов системного анализа. Общее число элементов не должно превышать 15—20. В противном случае сложность модели возрастает в такой степени, что она становится непригодной к практическому использованию. Таковы наиболее общие положения, учитывающиеся при разработке базовых моделей, которые служат фундаментом для развития работ по математическому моделированию плодородия почв.

По классификации, модели плодородия почв можно разделить на два больших класса: информационные (включающие модели состояния плодородия и модели биологических и почвенно-экологических процессов) и модели управления плодородием почвы (включающие модели управления биологическими и почвенно-экологиче-скими процессами).

Модели состояния плодородия почв служат для получения справочных данных, с которыми можно сопоставлять фактическое состояние плодородия конкретного поля или региона. Они позволяют выяснить, какие реально достижимые цели могут быть поставлены перед системой управления плодородием в перспективе на ряд лет или оперативно на данный момент, а какие цели не будут достигнуты или сопровождаются нежелательными побочными последствиями. Модели процессов могут прогнозировать последствия, например, мелиорации или сезонную динамику почвенно-экологических и биологических процессов. Эти модели используют для оперативного управления формированием урожая.

Для прогноза многолетних изменений и программирования динамики элементов почвенного плодородия разрабатывают динамические имитационные модели, общая структура которых приведена в работе Н. Ф. Бондаренко и др. (1986).

В настоящее время для практических целей применяют простые по структуре математические модели прогнозирования состояния или динамики отдельных элементов плодородия — содержания гумуса и его качественных показателей, подвижных форм элементов минерального питания, кислотности почвы. Эти агрономически важные элементы в основном определяют плодородие почвы и используются для прогнозирования урожайности.

3 этап. Обоснование необходимости простого или расширенного воспроизводства плодородия почв.

При низком уровне плодородия почвы необходимо планировать расширенное, а при высоком – простое воспроизводство плодородия почвы.

Расширенное воспроизводство плодородия почвы предполагает внесение удобрений для достижения планируемого уровня содержания подвижного фосфора и обменного калия в почве. Иначе такое внесение удобрений называется «удобрением в запас». При удобрении в запас предполагается внесение нескольких (2 – 3) доз удобрений за один прием на 2 – 3 года. При таком внесении экономятся трудовые, технические и экономические ресурсы. С агротехнической точки зрения ежегодное и запасное внесение удобрений равнозначно.

В запас вносят фосфорные и калийные удобрения. На почвах, которые имеют низкое плодородие, внесение удобрений в запас позволяет быстро повысить в почве содержание подвижных форм данных элементов питания.

В Нечерноземной зоне в качестве удобрения в запас вносят фосфоритную муку и хлористый калий. При этом внесение в рассчитанных дозах данных удобрений обеспечивает повышение урожаев в течение 7 – 10 лет. Однако, в целом по стране, в производстве внесение удобрений в запас не получило широкого распространения из – за дефицита удобрений и высокой их стоимости.

4 этап. Расчет накопления и производства органических удобрений, обоснование норм и места их внесения в севооборотах.

Удобрительная ценность навоза зависит от вида животного. Подстилки, качества кормов, способов и сроков хранения. Состав навоза изменяется от соотношения в нем жидких и твердых выделений животных. В зависимости от вида скота и форм его содержания получают навоз разного качества. Считается если отношение углерода к общему азоту (С:N) не более 20:1 и содержание общего азота (на сухое вещество) не менее 2%, то его можно вносить под любую культуру.

Накопление навоза в хозяйстве зависит от вида и количества скота, продолжительности стойлового периода, вида и количества подстилки и используемых кормов. Выход навоза можно посчитать несколькими способами. Первый способ - определяют накопление навоза от одного животного с дальнейшим перерасчетом на все поголовье. Второй способ (Буссенго). Количество навоза рассчитывают умножением массы израсходованного корма и подстилки на 2. Третий способ (Вольфа). При определении количества накопленного навоза считают, что примерно половина сухого вещества корма переваривается животными, а половина переходит в навоз. Так как в свежем навозе содержится 25% сухого вещества, то общее количество навоза будет в 4 раза больше половины сухого вещества корма сложенного с сухой подстилкой. Четвертый способ (применяется во Франции). Количество навоза определяется умножением массы всего стада на 25. Пятый способ (ВИУА). Основан на валовом содержании сухого вещества в рационе животных с учетом переваримости кормов и их потерь.

При расчетах выхода органических удобрений учитывают потери органических удобрений при хранении, транспортировке и внесении. Так же учитывают качество навоза и пересчитывают его на подстилочный навоз.

По данным ВИУА, эффективность навоза увеличивается в ряду севооборотов: зернотравяные – зернопаровые – зернопропашные – зернопаропропашные – плодосменные – пропашные. Поэтому в первую очередь органическими удобрениями обеспечивают: овощные, кормовые с большим набором пропашных культур, специализированные с техническими культурами (сахарная свекла, конопля).

Насыщенность органическими удобрениями полевых севооборотов с преобладанием зерновых хлебов. Льна, лугопастбищных севооборотов значительно уменьшается по сравнению с овощными и др.

В каждом севообороте выбирают, как правило, 2 реже 3 поля для внесения органических удобрений. В северных районах применяют более высокие дозы, чем в южных и засушливых юго-восточных районах. На бедных, легких почвах дозы удобрений больше, чем на тяжелых. Наиболее высокие дозы применяют под кормовые корнеплоды, силосные и овощные культуры (капуста, огурец).

Эффективность органических удобрений зависит от природно-климатических условий зоны и, как правило, уменьшается с севера на юг и с запада на восток, т. е. зависит от количества выпадающих осадков; она всегда выше при орошении. На действие органических удобрений влияют также свойства почвы: реакция среды, гранулометрический состав почвы, степень ее окультуренности. Поэтому важно правильно определять дозы, сроки и способы внесения органических удобрений.

Следует учитывать, что в условиях интенсификации земледелия (интенсивная обработка почвы, интенсивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур) роль органических удобрений неизмеримо возрастает, в противном случае будут увеличиваться потери гумуса и ухудшаться его качество.

В Нечерноземной зоне на кислых слабоокультуренных дерново-подзолистых почвах особое значение приобретает совместное внесение органических удобрений и известковых материалов. Органические удобрения вносят под картофель, овощи, кормовые корнеплоды, сахарную свеклу и другие пропашные культуры, озимые зерновые, при закладке и перезалужении культурных пастбищ и сенокосов, а также при окультуривании мелиорированных земель. Дозы органических удобрений дифференцируются в широких пределах — от 20 до 100 т/га в зависимости от содержания в почве гумуса (высокое, среднее, низкое) и требований культуры. Заделывают удобрения на тяжелых почвах на глубину 15—17см, а на супесях и легких суглинках — на полную глубину вспашки. При маломощном гумусовом горизонте следует предусматривать рыхление подпахотного слоя. При углублении пахотного слоя навоз не рекомендуют вносить под основную вспашку, лучше разбросать его на вывернутый малоплодородный слой почвы перед перепашкой или дискованием.

Под парозанимающие культуры органические удобрения вносят с осени под зяблевую вспашку или после ранней уборки этих культур. Под яровые культуры навоз запахивают с осени под зябь, а на песчаных и супесчаных почвах его лучше вносить рано весной и заделывать глубже, иначе сроки посева задержатся. Под рановысеваемые и раноубираемые культуры органические удобрения лучшего качества необходимо вносить с осени.

В северных и северо-западных холодных и влажных районах, а также на слабоокультуренных почвах следует применять более высокие дозы навоза.

Основными почвами Центрально-Черноземной зоны (около 80 %) являются выщелоченные и типичные черноземы. Несмотря на то, что черноземы содержат большое количество питательных веществ, все подтипы их, а также встречающиеся дерново-подзолистые и серые лесные почвы отзывчивы на удобрения. Эффективность их возрастает с юго-востока на северо-запад.

Органические удобрения рекомендуют применять в 9—10-польных севооборотах два раза, а в 6—7-польных — один раз. Навоз вносят на паровом поле под кукурузу, коноплю, сахарную свеклу, картофель и овощи под основную обработку с глубокой заделкой плугами с предплужниками во влажный слой почвы.

Дозы органических удобрений в этой зоне значительно меньше, чем в Нечерноземной, и насыщенность 1 га пашни должна быть примерно 6—8 т.

Почвенный покров Поволжья весьма разнообразен: черноземы оподзоленные, выщелоченные, мощные, обыкновенные, южные, все подтипы каштановых и бурых полупустынных почв, солонцы и солонцеватые почвы. Черноземы, которые наиболее распространены, высокоплодородны, но содержат мало доступного фосфора. В каштановых почвах, также занимающих большие площади, мало азота и фосфора. Эффективность удобрений зависит от влажности почвы, и накопление влаги в ней имеет исключительное значение. Например, во влажные годы эффективность навоза в 1,5 раза выше по сравнению с сухими годами, когда навоз в почве разлагается медленно и его последействие усиливается. Положительное влияние органических удобрений проявляется на всех типах почв и под все возделываемые культуры. В умеренных дозах (20—40 т/га) они значительно повышают урожайность и улучшают плодородие почв.

В отличие от Нечерноземной зоны, где лучше применять полуперепревший навоз, в засушливых условиях Поволжья рекомендуют вносить перепревший навоз.

Органические удобрения в Поволжье вносят осенью под зяблевую вспашку, в первую очередь под технические культуры, картофель и овощи, затем под озимые пшеницу и рожь, яровую пшеницу и кукурузу.

На каштановых почвах навоз обеспечивает наибольшую прибавку урожая арбузов, томатов и кукурузы. Эффективность этих удобрений возрастает в орошаемом земледелии.

На Северном Кавказе распространены черноземы. Органические удобрения на них заделывают осенью под вспашку. В первую очередь их вносят под подсолнечник, сахарную свеклу, кукурузу, озимую пшеницу, масличные и эфиромасличные культуры. Хорошо отзываются на органические удобрения арбуз и томат. Навоз, внесенный под озимую пшеницу, значительно повышает урожайность и качество следующей после нее сахарной свеклы. В условиях орошения и после люцерны двух - трехлетнего пользования дозы органических и минеральных удобрений уменьшают вдвое.

Эффективность органических удобрений особенно высока в суровых климатических условиях Восточной и Западной Сибири, где преобладают подзолистые, дерново-подзолистые и торфяные почвы. В южных районах Сибири встречаются обыкновенные, выщелоченные и оподзоленные черноземы, каштановые почвы и со­лонцы.

Применение органических удобрений во всех почвенно - климатических районах Сибири — важнейшее условие повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Эффективность навоза возрастает от степной к таежной зоне. В сухие-годы действие органических удобрений резко снижается. Внесение навоза увеличивает урожайность озимых хлебов, а последействие его положительно влияет на урожай яровой пшеницы и многолетних трав. Необходимо внесение органических удобрений под кукурузу и сахарную свеклу.

Почвы Дальнего Востока слабо обеспечены питательными веществами, здесь много заболоченных почв и торфяников. Эффективность применения органических удобрений на всех почвах очень высокая. Лучший срок внесения навоза — осень.

На осушенных торфяных почвах применение органических удобрений имеет свои особенности. Торфяные почвы содержат много органического вещества, богатого азотом. Однако азот в них находится в малодоступной растениям форме. Поэтому роль органических удобрений на торфяниках, особенно в первые годы их освоения, сводится к ускорению разложения органического вещества торфа и высвобождению минерального, доступного растениям азота. С этой целью органические удобрения в виде подстилочного и бесподстилочного навоза полезно вносить в северных районах России в дозе 10—15 т/га. В центральных и южных районах страны, где достаточно тепла, органические удобрения на торфяных почвах, как правило, не вносят.