Например, орошение значительно уменьшает расход питательных веществ на единицу продукции, повышает эффективность вносимых удобрений.
Для расчета норм внесения удобрений под сельскохозяйственные культуры нужно знать содержание питательных веществ в почве и коэффициенты их использования растениями. Данные о содержании питательных веществ можно взять из агрохимических картограмм или определить по образцам почвы в агрохимической лаборатории. Элементы питания, определенные в мг/100 г почвы, нужно пересчитать в кг/га в пахотном слое 0—20 см. Масса твердой фазы почвы в пахотном слое 0—20 см на площади 1 га в среднем составляет 3 тыс. т, значит, для определения содержания элементов питания в кг/га нужно их количество в мг/100 г почвы умножить на коэффициент 30. Например, обменного калия содержится 10 мг/100 г почвы, следовательно, в пахотном слое его будет 10 х 30 = 300 кг/га. В расчет берется только пахотный слой, потому что основная масса корневой системы сельскохозяйственных культур размещается именно там. Конечно, это определение условно, так как корневая система поглощает питательные вещества и из более глубоких горизонтов почвы.
Не все питательные вещества, содержащиеся в почве в доступной для растений форме, поглощаются сельскохозяйственными культурами за период вегетации. Коэффициенты использования доступных форм питательных веществ зависят от биологических особенностей сельскохозяйственных культур, погодных условий, плодородия почвы, уровня агротехники и т. д. При оптимальном сочетании всех факторов жизни растений коэффициенты использования питательных веществ из почвы увеличиваются, например, орошение увеличивает их в 1,5—2 раза. Интенсивная обработка почвы на паровых полях ускоряет минерализацию гумуса, что повышает урожайность культур и коэффициенты использования питательных веществ.
Для общепринятых методов определения подвижных форм фосфора и калия в агрохимии установлены коэффициенты использования питательных веществ из почвы (табл. 30). В табл. 27 коэффициенты установлены на серых лесных почвах при среднем содержании подвижных Р205 и К20, на черноземах и каштановых почвах при среднем содержании Р205 и высоком — К20.
Коэффициент использования легкогидролизуемого азота растениями на серых лесных и каштановых почвах принимают за 20 %, а на черноземах — за 20—30 %.
Для расчета норм внесения удобрений под сельскохозяйственные культуры нужно учитывать коэффициенты использования питательных веществ из удобрений в год их внесения и последействия в последующие годы. Коэффициенты использования питательных веществ из удобрений определяются разными методами в многофакторных опытах с удобрениями, но наиболее точное определение достигается изотопным методом.
| Таблица 30. Средний коэффициент использования Р2О5 и К2О сельскохозяйственными культурами из разных почв, % | ||||
|---|---|---|---|---|
| Культура | Почвы | |||
| серые лесные | черноземынекарбонатные | черноземыкарбонатные | каштановые | |
| методКирсанова | методЧирикова | методМачигина | ||
| Р2О5 | ||||
| Зерновые культуры, однолетние и многолетние травы | 8 | 10 | 15 | 15 I |
| Кукуруза на силос | 8 | 10 | 15 | 15 [ |
| Картофель | 10 | 10 | — | - |
| Сахарная свекла | 10 | 10 | — | - |
| Подсолнечник | — | 15 | 30 | 30 |
| К20 | ||||
| Зерновые культуры, однолетние и многолетние травы | 12 | 12 | 5 | 5 |
| Кукуруза на силос | 25 | 20 | 7 | 7 I |
| Картофель | 25 | 25 | — | - |
| Сахарная свекла | 40 | 30 | ||
| Подсолнечник | — | 40 | 20 | 15 |
Хотя коэффициенты использования питательных веществ растениями из удобрений более постоянны по сравнению с использованием из почвы, но и они могут меняться в зависимости от свойств почвы, погодных условий, биологических особенностей культур, форм применяемых удобрений, сроков, способов и глубины их внесения в почву. Коэффициенты использования удобрений снижаются при внесении высоких доз, при повышенной кислотности почвы. Разбросной способ внесения легкорастворимых удобрений снижает их эффективность по сравнению с локальным и т. д.
Установлены средние коэффициенты использования питательных веществ растениями из удобрений в год их внесения и при последействии за ротацию севооборота (табл. 31).
| Таблица 31. Средние коэффициенты использования питательных веществ растениями из удобрений, % | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Год действия | Из органических удобрений | Из минеральных удобрений | ||||
| N | Р205 | К20 | N | р2о5 | К20 | |
| При средних нормах удобрений | ||||||
| 1-й год | 20—25 | 25—30 | 50—60 | 60—70 | 15—20 | 50—60 |
| 2-й год | 20 | 10—15 | 10—15 | — | 10—15 | 15—20 |
| 3-й год | 10 | 5 | — | — | 5 | — |
| В целом за ротацию севооборота | 50—55 | 40—50 | 60—75 | 60—70 | 30-40 | 65—80 |
Из данных табл. 31 видно, что питательные вещества из вносимых удобрений используются растениями не полностью. Часть из них превращается в труднодоступные и недоступные формы, часть теряется с поверхностным стоком, вымывается в грунтовые воды, т. е. мигрирует из биологического круговорота веществ в большой геологический круговорот. Потери из азотных удобрений возможны при испарении аммиака, денитрификации и др.
При разработке системы применения удобрений учитывают влияние пожнивных и корневых остатков многолетних бобовых трав и зернобобовых культур, которые при благоприятных условиях выращивания оставляют в почве значительное количество азота, усвоенного из атмосферы в симбиозе с клубеньковыми бактериями. Считается, что после уборки каждой тонны сена многолетних бобовых трав в пожнивных и корневых остатках остается 10—15 кг азота, которые после минерализации усваиваются последующими культурами.
Расчет норм удобрений под сельскохозяйственные культуры имеет большое значение для их эффективного использования, повышения урожайности культур и восстановления плодородия почвы. Различают оптимальные, рациональные и предельные нормы применения удобрений.
Оптимальной считается норма удобрений, которая обеспечивает получение сравнительно высокого урожая хорошего качества с максимальным чистым доходом с 1 га с сохранением почвенного плодородия за одну ротацию севооборота. Известно, что при высоких нормах внесения удобрений себестоимость 1 кг питательных веществ повышается. Поэтому выгоднее применять средние нормы имеющихся в хозяйстве удобрений на большей площади и получать больше валовой продукции на всей площади севооборота.
Рациональной считается норма удобрений, которая обеспечивает больший урожай с 1 га севооборотной площади по сравнению с оптимальной нормой, значительно повышает плодородие почвы, но чистый доход с 1 га снижается.
Предельной считается норма удобрений, которая обеспечивает максимально возможный урожай удовлетворительного качества в конкретных почвенно-климатических условиях при условии самоокупаемости применения удобрений без получения чистого дохода. Такая норма обеспечивает максимальный выход продукции с 1 га севооборотной площади и расширенное воспроизводство почвенного плодородия, но без экономического эффекта.
Применение нормы удобрений выше предельной приведет к убыткам в земледелии, снижению качества продукции, отрицательному влиянию на здоровье животных и человека, загрязнению окружающей среды.
При расчете норм удобрений применяют следующие методы:
1. Использование результатов полевых опытов и агрохимических картограмм.
2. Расчетный или расчетно-балансовый.
3. Комплексный.
Для расчета норм по первому методу необходимо проведение многочисленных многофакторных полевых опытов с исследованием норм внесения различных удобрений под различные сельскохозяйственные культуры в определенной зоне и с использованием агрохимических картограмм. Такой метод используется нечасто из-за недостатка необходимой информации.
Расчетный метод определения норм внесения удобрений включает несколько модификаций: элементарного баланса на планируемую урожайность культуры, на планируемую прибавку урожайности какой-либо культуры, метод с использованием нормативов баланса питательных веществ за севооборот (метод нормативного баланса) и др.
При расчете норм удобрений методом элементарного баланса на планируемую урожайность культуры используют вынос питательных веществ на единицу товарной продукции с учетом побочной, коэффициенты использования питательных веществ
культурой из почвы и пожнивно-корневых остатков от предшественника. Если под предшествующую культуру были внесены удобрения, то учитываются коэффициенты использования при их последействии. Недостающая часть питательных веществ для получения запланированного урожая компенсируется внесением удобрений.
Например, нужно рассчитать оптимальную норму удобрений под яровую пшеницу по методу элементарного баланса на планируемую урожайность 2,5 т/га. Почва — чернозем выщелоченный бескарбонатный, среднемощный, среднесуглинистый в лесостепной зоне. Предшественник — кукуруза на силос.