Расчет доз органических и минеральных удобрений по прогнозному ротационному балансу элементов питания растений

Для предотвращения снижения запасов гумуса, уменьшения площадей пашни с низким содержанием доступных элементов питания, ликвидации пестроты по обеспеченности доступными формами фосфора и калия необходимо применять комплексный метод расчета доз органических и минеральных удобрений на планируемый уровень урожайности и выравнивание эффективного почвенного плодородия. Он основан на применении прогнозного ротационного баланса элементов питания. Применение такого баланса позволяет установить общее потребное количество элементов питания растений и долей от него, идущих на формирование планируемой урожайности и регулирование эффективного плодородия в сторону оптимума. Оптимальным содержанием подвижных элементов питания следует считать диапазон их значений, при которых обеспечивается получение урожайности орошаемых культур, соответствующей биоклиматическому потенциалу, а их повышение не обеспечивает существенной прибавки урожая. За оптимум принимается интервал значений содержания питательных элементов, соответствующих средней и достаточной обеспеченности ими пахотного слоя. В зависимости от содержания элементов питания в почве орошаемого участка доля удобрений, идущая на регулирование его эффективного плодородия, устанавливается с помощью ротационных коэффициентов баланса, определяемых для каждого конкретного значения обеспеченности с помощью линейной интерполяции. Применение линейной интерполяции для расчета коэффициентов баланса обеспечивает более точной учет плодородия почвы конкретного поля, позволяет эффективнее использовать минеральные и органические удобрения для обеспечения возделываемой культуры элементами питания и выравнивания эффективного плодородия почвы конкретного поля в нужном направлении. Общая доза удобрения по каждому основному элементу питания (Д_о, кг д.в./га) рассчитывается как произведение ротационного коэффициента баланса на вынос питательного элемента с планируемой урожайностью последующим формулам:

Азот:

(1.21)

Фосфор:

(1.22)

Калий:

(1.23)

где К_а, К_ф, К_к – ротационные коэффициенты баланса, характеризующие доли элементов питания, идущие на регулирование эффективного почвенного плодородия; В_а, В_ф, В_к – выносы элемента питания с урожаем, кг/т; АФ – уровень азотфиксации бобовых культур.

Ротационный коэффициент баланса азота принимается равным 1. Ротационные коэффициенты баланса фосфора и калия определяются с помощью линейной интерполяции по формуле:

(1.24)

где K_max и K_min - максимальное и минимальное значения коэффициента возмещения выноса данной группы обеспеченности почв доступным элементом питания; X_max, X_min - максимальное и минимальное содержание элемента питания для данной группы обеспеченности; X – конкретное содержание элемента питания в почве орошаемого поля севооборота. Если содержание элемента питания меньше наименьшего или больше наибольшего в приложении 10, то ротационный коэффициент баланса принимается равным наименьшему или наибольшему коэффициенту из приложения соответственно.

Доза органических удобрений определяется по доле от общей потребной дозы доступного азота:

, (1.25)

где Д_орга – доза азота, которую необходимо внести с органическими удобрениями, кг д.в./га; Д_оа – общая доза доступного азота, необходимая для поддержания его бездефицитного ротационного баланса, кг д.в./га; П_орга – доля покрытия балансовой потребности в доступном азоте с помощью органических удобрений в процентах. Она дифференцирована в зависимости от содержания гумуса в почве конкретного подтипа и установлена на основе обобщения опытных данных по эффективности органических удобрений при разном потенциальном плодородии зональных почв.

Расчет необходимой дозы внесения конкретного вида органического удобрения определяется по формуле:

, (1.26)

где Д_орга – доза органического удобрения, т/га; Д_орга – как в предыдущей формуле; С_орга – содержание азота в конкретном виде органического удобрения, %.

Общая доза органического удобрения, которая вносится в один или два приема за ротацию, определяется суммированием доз, рассчитанных под отдельные культуры севооборота и округлением суммы до ближайшего целого числа кратного 5. Общая доза органики вносится в один или два приема за севооборот под наиболее отзывчивые культуры (кукуруза, подсолнечник, сахарная и кормовая свекла, картофель).

Доза минерального азотного удобрения рассчитывается по формуле:

, (1.27)

где Д_ма – доза минерального азотного удобрения, кг/га; Д_оа и Д_орга – как в предыдущих формулах; С_ма – содержание азота в конкретном виде минерального удобрения, %; К_ма – коэффициент использования азота из удобрения.

Формула расчета дозы минерального фосфорного удобрения:

, (1.28)

где Д_мф – доза минерального фосфорного удобрения, кг/га; Д_оф – общая доза подвижного фосфора, требующаяся для поддержания необходимого ротационного баланса, кг д.в./га; С_мф – содержание фосфора в конкретном виде удобрения, %; Д_оргф – количество доступного фосфора, содержащееся в расчетной дозе органического удобрения, кг д.в./га.

Количество доступного фосфора, содержащееся органике, определяется по формуле:

, (1.29)

где Д_орг – доза органического удобрения, т/га; С_оргф – содержание и коэффициент использования фосфора в органическом удобрении, %.

Если необходимая доза фосфорного минерального удобрения (Д_мф) получается меньшей или равной 0, внесения его не требуется.

Расчет дозы калийных удобрений проводится аналогично расчету дозы фосфорных.

Расчет ведется для минеральных удобрений, содержащих только один доступный элемент питания растений, так как обеспечить внесение необходимых доз с помощью комплексных удобрений обычно невозможно.

Пример 7. Планируемая урожайность силосной кукурузы – 47,5 т/га. Почва участка – темно-каштановая, содержание гумуса в пахотном горизонте 2,3%; доступного фосфора и обменного калия – 4 и 55 мг на 100 г абсолютно сухой почвы соответственно. Определить дозы внесения органических удобрений в тоннах на гектар конкретного удобрения, а также в килограммах на гектар действующего вещества и натуральных туков для конкретного минерального удобрения. Используются следующие виды удобрений: органическое – птичий помет; минеральное азотное – мочевина, фосфорное – суперфосфат гранулированный, калийное – калий-магнезия.

Решение. Вынос азота с урожаем у кукурузы равен 3,5 кг/т, азотфиксация отсутствует (АФ =0); фосфора и калия 1,4 и 4,5 кг/т. Содержание азота в органическом удобрении 0,9%, минеральном – 46%; фосфора – 1,7 и 20,5; калия – 0,9 и 28% соответственно.

Ротационные коэффициенты баланса равны: для азота К_а = 1;

для фосфора ;

для калия .

Общие дозы удобрения по каждому основному элементу питания:

Азот – ;

Фосфор – кг д.в./га;

Калий – кг д.в./га.

Доля покрытия балансовой потребности в доступном азоте с помощью органических удобрений согласно приложению 11 равна 60%.

Доза органического азота: кг д.в./га.

Доза птичьего помета: т/га, округляя до 5 получим 10 т/га.

Минеральные удобрения в действующих веществах:

Азотные: 166,25 – 99,75 = 66,5 кг/га

Фосфорные: кг/га (принимаем равным 0).

Калийные: кг/га.

Минеральные удобрения в туках:

Азотные: кг/га.

Фосфорных нет.

Калийные: кг/га.

Упражнение 3. Расчет доз удобрений культур орошаемого севооборота с помощью прогнозных ротационных коэффициентов баланса элементов питания.

Цель работы. С помощью Microsoft Excel рассчитать необходимые дозы внесения органических и минеральных удобрений под культуры орошаемого севооборота.

Исходные данные. Исходные данные для заданий приводятся в приложении.

Описание выполнения.

1. Запустите Microsoft Excel.

2. Указав курсором мыши на границу между столбцами «А» и «В» в строке с названиями столбцов, нажмите левую кнопку мыши и раздвиньте столбец «А» в 2 раза. Повторите операцию для столбца «В».

3. В ячейку «В2» введите слово «Содержание», а в ячейки «А3», «А5», «А6», «А7»–«гумуса», «азота», «фосфора» и «калия».

4. В ячейку «В3» введите содержание гумуса, в ячейку «В6» фосфора, а в ячейку «В7» калия из вашего варианта.

5. В ячейку «С3» введите «Доля покрытия =», а в ячейку «D3» значение доли покрытия потребности в азоте с помощью органических удобрений из приложения.

6. В ячейку «С4» введите «Xmin», в ячейку «D4» – «Xmax», в ячейку «E4» – «Kmin», в ячейку «F4» – «Kmax», в ячейку «G4» – «K».

7. Введите в ячейки «С6» и «С7» нижние границы интервалов, в которые попадают значения содержания фосфора и калия.

8. Введите в ячейки «D6» и «D7» верхние границы интервалов, в которые попадают значения содержания фосфора и калия.

9. Введите в ячейки «E6» и «E7» наименьшие значения ротационных коэффициентов баланса для интервалов, в которые попадают значения содержания фосфора и калия.

10. Введите в ячейки «F6» и «F7» наибольшие значения ротационных коэффициентов баланса для интервалов, в которые попадают значения содержания фосфора и калия.

11. Введите в ячейку «G5» значение ротационного коэффициента баланса для азота (1).

12. В ячейки «G6» и «G7» введите формулы для расчета ротационных коэффициента баланса для фосфора и калия ( ).

13. В ячейку «G5» введите ротационный коэффициент баланса для азота – 1.

14. В ячейки «А9» и «В9» введите слова «Культура» и «Урожайность».

15. В ячейки «А10» – «А13» введите названия культур из вашего варианта задания; в ячейки «В10» – «В13» – их урожайности.

16. Введите в ячейки «С9», «D9», «E9» и «F9» обозначения «АФ», «ВА», «ВФ» и «ВК» (азотфиксация, вынос азота, вынос фосфора, вынос калия).

17. В ячейки «С10» – «F13» введите значения азотфиксации и выноса элементов питания для всех культур.

18. Введите в ячейку «А15» слово «Удобрения», а в ячейки «В15», «С15» и «D15» обозначения «Са», «Сф» и «Ск» (содержание азота, фосфора, калия).

19. В ячейки «А16» – «А19» введите названия удобрений из вашего варианта задания; в ячейки «В16» – «D19» – содержание в них элементов питания.

20. Скопируйте «D9», «E9» и «F9» в ячейки «G9», «H9», «I9».

21. В ячейках «G10» – «G13» рассчитайте вынос азота с урожаем сельскохозяйственной культуры (формула для строки 10: «=B10*(D10-C10)»).

22. В ячейках «H10» – «H13» и «I10» – «I13» рассчитайте выносы фосфора и калия с урожаем (формула для фосфора и строки 10: «=B10*E10»; калия и строки 10: «=B10*F10»).

23. Введите в ячейки «J9», «K9», «L9» обозначения «Доа», «Доф» и «Док» (общие дозы удобрений по каждому основному элементу питания в килограммах действующего вещества).

24. В ячейках «J10» – «L13» рассчитайте общие дозы удобрений по каждому основному элементу питания (например, для «J10» – «=G10*$G$5»).

25. В ячейку «М9» введите обозначение «Дорга» (доза органического азота), а в ячейках «М10» – «М13» рассчитайте эту дозу по формуле .

26. В ячейку «N9» введите обозначение «Дорг» (доза органического удобрения), а в ячейках «N10» – «N13» рассчитайте эту дозу по формуле .

27. В ячейку «O9» введите обозначение «Дорго» (доза органического удобрения округленная), а в ячейки «О10» – «О13» – дозы внесения органики под каждую культуру, округленную до 5 т/га.

28. Введите в ячейки «P9», «Q9», «R9» обозначения «Дорга», «Доргф» и «Доргк» (килограммы действующего вещества по каждому основному элементу питания, содержащиеся в органическом удобрении).

29. Рассчитайте дозы элементов питания в органическом удобрении. Для этого введите в ячейку «P10» формулу «=10*$O10*B$16», а затем распространите ее на ячейки «Р10» – «R13».

30. Введите в ячейки «S9», «T9», «U9» обозначения «Дма», «Дмф» и «Дмк» (килограммы действующего вещества по каждому основному элементу питания, которые надо внести с минеральным удобрением).

31. В ячейках «S10» – «U13» определите эти дозы как разность между общей потребностью в элементе питания и его содержанием в органическом удобрении. Для этого введите в ячейку «S10» формулу =J10-P10», а затем распространите ее на ячейки «S10» – «U13».

32. Введите в ячейки «V9», «W9», «X9» обозначения «МА», «МФ» И «МК» (дозы азотного, фосфорного и калийного минеральных удобрений в натуральных туках, кг).

33. В ячейках «V10» – «X13» определите эти дозы с помощью формул: для азотного удобрения – «=S10*100/B$17»; фосфорного – «=T10*100/C$18»; калийного – «=U10*100/D$19».

34. Пометьте ячейки «V10» – «X14» и округлите их до целых чисел (пункты меню «Формат»–«Ячейки»–«Число»). В открывшемся окне выберите формат «Числовой» и укажите число десятичных знаков – 0.

35. В ячейках «О14», «V14», «W14», «X14» с помощью функции «СУММ» подсчитайте суммарные дозы внесения органического и минеральных удобрений.

Рисунок 1.1 – Примерный вид экрана после выполнения Упражнения 3