СИСТЕМА ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ

1. В результате сельскохозяйственного использования почвы претерпевают существенное изменение, при этом изменяется интенсивность процессов превращения и миграции элементов питания, потребления и отчуждения их растениями.

Оценка состояния баланса элементов питания в системе почва – растение – удобрение является важной характеристикой эффективности использования минеральных и органических удобрений в сельскохозяйственном производстве. Показатели баланса отражают пути превращения и расхода питательных веществ минеральных и органических удобрений, долю элементов питания, продуктивно используемую и отчуждаемую растениями из почвы и воспроизводимую за счет органических и минеральных удобрений.

Баланс питательных веществ в системе почва – растение – удобрение составляет часть общего процесса взаимодействия элементов питания и относится к малому биологическому круговороту.

Учет результатов баланса позволяет более обоснованно планировать производство продукции сельского хозяйства с наименьшими затратами и более высокой окупаемостью органических и минеральных удобрений, прогнозировать потребность в удобрениях и знать изменение обеспеченности почв питательными веществами, регулировать плодородие почв, обеспечивать охрану окружающей среды. Расчеты баланса питательных веществ по отдельным хозяйствам и севооборотам позволяют установить более обоснованные системы удобрения сельскохозяйственных культур, уменьшить потери питательных веществ.

Баланс элементов питания в почве оценивается по разности между суммарным их количеством, поступившим в почву и отчуждаемым из нее. Таким образом, баланс питательных элементов состоит из приходной и расходной частей.

Для оценки эффективности сельскохозяйственного производства крупных регионов, областей, районов, хозяйств используются различные виды баланса питательных веществ в земледелии: биологический, хозяйственный, дифференцированный и эффективный.

Биологический баланс дает наиболее полное представление о круговороте веществ. В приходные статьи биологического баланса включаются: поступление питательных веществ с органическими и минеральными удобрениями, осадками, семенами, симбиотическая и несимбиотическая азотфиксации; в расходные содержание питательных веществ в основной и побочной продукции, отчуждаемой с поля, в корневых и послеуборочных остатках.

Внешнехозяйственный баланс. При расчете этого вида баланса сопоставляется поступление питательных элементов с минеральными удобрениями, комбикормами, органическими удобрениями, приобретаемыми хозяйством (торф, сапропели, лигнин и др.) с количеством питательных элементов, отчуждаемых с территории хозяйства с товарной продукцией растениеводства и животноводства. На внешнехозяйственный баланс влияет специализация хозяйства. Так, в хозяйствах, специализирующихся на производстве продукции животноводства и использующих собственные корма, с органическими удобрениями в почву возвращается 40-50% азота, 60-70% фосфора и 80-90% калия, вынесенных урожаем. В хозяйствах зернового направления в почву возвращается 20-40% азота, 15-30% фосфора и 65-85% калия от вынесенных урожаем.

Хозяйственный баланс определяется по валовому поступлению и отчуждению элементов питания. При расчете хозяйственного баланса учитываются все приходные и расходные статьи, в том числе и непроизводительные потери. Хозяйственный баланс характеризует не только долю участия удобрений в малом биологическом круговороте, обеспеченность сельскохозяйственных культур элементами питания, но и характер изменения их содержания в почве, позволяет количественно прогнозировать тенденции изменения плодородия почв. В то же время хозяйственный баланс не дает полного представления об условиях питания отдельных культур или севооборота в целом, так как растения используют только часть элементов питания из внесенных удобрений Эффективный баланс определяется с учетом возможных коэффициентов использования питательных веществ из удобрений в год их внесения или за ротацию севооборота.

Дифференцированный баланс. При расчете этого вида баланса количество минеральных удобрений относится не на всю площадь земель, а только на площадь их первоочередного применения, то есть на почвах, недостаточно обеспеченных элементами питания.

Дифференцированный и эффективный балансы элементов питания в агрохимической практике используется крайне редко.

Баланс питательных веществ оценивается показателями дефицита элементов питания или их избытком, интенсивностью, структурой, емкостью, реутилизацией питательных веществ.

Дефицит или избыток элементов питания представляет разницу между всеми источниками их поступления и расхода и выражается в абсолютных (кг, т) или относительных (%) величинах на всю площадь или единицу площади.

Интенсивность баланса – отношение поступления элементов питания к их отчуждению. Выражается в виде процентов или коэффициентов.

Емкость баланса – сумма выноса из почвы и всех статей возмещения питательных элементов. Она характеризует мощность круговорота веществ. Чем больше емкость баланса, тем интенсивнее земледелие в исследуемом регионе, области, хозяйстве.

Структура баланса характеризует долевое участие отдельных статей прихода и расхода элементов питания. Анализ структуры баланса позволяет оценить источники поступления, затраты на производство единицы продукции.

Реутилизация питательных веществ определяется как отношение поступления в почву элементов питания с навозом к выносу их урожаем, т.е. реутилизация характеризует повторное использование элементов питания, поступивших с минеральными удобрениями, через растениеводческую продукцию (солома, корм животных), прошедшую через животноводческие фермы и возвращаемую на поле в виде навоза.

Степень реутилизации элементов питания определяется в основном специализацией хозяйства, концентрацией животноводства. Высокий повторный возврат элементов питания имеет место в хозяйствах животноводческого направления, где меньше товарность растениеводческой продукции.

Если в качестве органических удобрений используется не навоз, а торфонавозные компосты, то при определении степени реутилизации из общего количества элементов питания, поступивших в почву с органическими удобрениями, необходимо вычесть их наличие в торфе, используемом для приготовления компостов.

В практике агрохимического обслуживания сельскохозяйственного производства в научных исследованиях, а также для оценки системы применения удобрений по степени обеспеченности планируемых урожаев элементами питания необходимо проводить расчет хозяйственного баланса.

2. Определение баланса питательных элементов является научной основой планирования и прогнозирования применения минеральных удобрений, распределения их между районами и хозяйствами, позволяет целенаправленно регулировать плодородие, предохранять окружающую среду от загрязнения удобрениями. Баланс основных элементов питания отражает степень интенсификации сельскохозяйственного производства.

Хозяйственный баланс питательных элементов составляется для оценки системы применения удобрений. Приведем методику его расчета, разработанную Институтом почвоведения и агрохимии. Приходные статьи баланса: поступление питательных элементов с минеральными удобрениями; с органическими удобрениями; симбиотический азот; с семенами; с атмосферными осадками; несимбиотический азот. Расходные статьи баланса элементов питания: вынос планируемыми урожаями; потери от вымывания (выщелачивания); потери от эрозии почв; газообразные потери азота.

Хозяйственный баланс элементов питания определяется как разность между суммами приходной и расходной статей и выражается в кг/га:

Б_NPK = (П_му + П_оу + П_о + П_с +П_б + П_н) – (Р_вын + Р_выщ + Р_эр + Р_г),

где Б_NPK – хозяйственный баланс азота, фосфора и калия, кг/га.

Приходные статьи:

П_NPK – приход элементов питания, кг/га (пашни, сельскохозяйственных угодий, сенокосов и пастбищ);

П_му – приход с минеральными удобрениями, кг/га;

П_оу – приход с органическими удобрениями, кг/га (П_оу = Н · С), где: Н – доза органического удобрения, т/га; С – содержание элемента питания, кг/т;

П_о – приход с осадками, кг/га;

П_с – приход с семенами, кг/га;

П_б – биологический азот, фиксированный бобовыми культурами, кг/га;

П_н – несимбиотически фиксированный азот, кг/га;

* П_б и П_н – учитываются только при расчете азота;

П_с –азота, фосфора и калия.

Расходные статьи:

Р_вын – вынос элементов питания урожаем сельскохозяйственных культур, кг/га;

Р_выщ – потери от вымывания (выщелачивания), кг/га;

Р_эр – потери от эрозии почв, кг/га;

Р_г – газообразные потери азота, кг/га.

Количество питательных элементов, поступающих с минеральными удобрениями, определяют по дозам для культур и находят среднее значение на 1 га севооборотной площади. Поступление с органическими удобрениями находят по насыщенности севооборота органическими удобрениями.

Для определения количества биологического азота используют данные о величинах фиксированного из атмосферы азота, остающегося в почве после бобовых растений. Так, в расчете на 1 ц зеленой массы в почве остается симбиотического азота, сверх усвоенного растениями: после многолетних бобовых трав (кроме люцерны) – 0,35 кг, люцерны – 0,40, после многолетних бобово-злаковых смесей – 0,20 кг, после однолетних бобовых трав – 0,25 кг, однолетних бобово-злаковых травосмесей – 0,20 кг. Бобово-злаковые травы сенокосов и пастбищ на 1 ц зеленой массы оставляют в почве 0,15 кг азота. На 1 ц зерна люпин в чистом виде фиксирует 5,0 кг , кормовые бобы – 3,0, горох, пелюшка, вика, соя в чистом виде – 2,5, люпин в смеси с зерновыми культурами – 4,5, горох, пелюшка и вика в смеси с зерновыми культурами – 2,0 кг азота.

С семенами, по данным Института почвоведения и агрохимии, в среднем поступает 3 кг/га N, 1,3 – Р₂О₅, 1,5 – К₂О, 0,3 – СаО, 0,1 – MgO, 0,2 кг/га S. С атмосферными осадками поступает 9,4 кг/га N, 0,5 – Р₂О₅, 10,3 – К₂О, 25,3 – СаО, 5,0 – MgO и 36 кг/га S (SO₄). Поступление азота, фиксированного свободноживущими бактериями, при расчете баланса на пахотных и лугопастбищных угодьях в Республике Беларусь принимается на уровне 15 кг/га в год.

При расчете расходных статей баланса вначале определяют вынос питательных элементов планируемыми урожаями. Потери элементов питания от вымывания (выщелачивания) и от эрозии почв приведены в таблице 1.

Таблица 1. Потери элементов питания от вымывания и эрозии на пахотных почвах, кг/га

Почвы	N	Р₂О₅	К₂О	СаО	MgO	SО₄
Потери от вымывания
Дерново-подзолистые:
суглинистые	16	0,2	11	64	13	24
супесчаные на морене	18	0,1	20	65	14	25
супесчаные на песке	20	0,1	26	69	15	26
песчаные	39	0,1	33	78	25	34
Торфяные	39	0,1	10	122	17	37
Потери от эрозии
Степень эродированности почвы:
слабая	5	2	3	5	2	0,05
средняя	10	4	6	10	5	0,10
сильная	15	7	10	17	8	0,15
очень сильная	20	10	15	25	12	0,20

Газообразные потери азота на пахотных и лугопастбищных угодьях колеблются в пределах от 10 до 50 % от внесенного с удобрениями. В атмосферу выделяются молекулярный азот, закись, окись и двуокись азота, аммиак. По данным Института почвоведения и агрохимии, в Республике Беларусь из пахотных почв в среднем улетучивается 25 % азота, внесенного с минеральными и органическими удобрениями. По каждому элементу рассчитывается средневзвешенный показатель потерь с учетом количества эродированных почв в хозяйстве.

Сопоставив приход с расходом, находят общий баланс (приход минус расход) и его интенсивность (приход : расход).

Общий баланс основных питательных элементов (азот, фосфор, калий) принято считать удовлетворительным, когда его интенсивность приблизительно равна: по азоту – 110–120 % , по фосфору – 130–150, по калию – 120–150 %.

По результатам длительных стационарных полевых опытов, Институт агрохимии и почвоведения рекомендует оптимальные параметры интенсивности баланса фосфора и калия в зависимости от содержания их в почвах (таблица 2). По данным Института почвоведения и агрохимии и других научных учреждений, фосфор из почвы практически не вымывается и не загрязняет грунтовые воды. Поэтому при расчетах баланса потери фосфатов не учитываются.

Таблица 2. Оптимальная интенсивность баланса в зависимости от обеспеченности почв фосфором и калием

Р₂О₅		К₂О
Содержание в почве, мг/кг	Интенсивность баланса, %	Содержание в почве, мг/кг	Интенсивность баланса, %
100	150–180	80	180–200
101–150	130–150	81–140	150–180
151–200	100–120	141–200	120–150
201–300	50–70	201–300	80–100
301–400	40–50	300	50–60

Наряду с общим рассчитывается и эффективный баланс, который характеризует отношение между выносом растениями элементов питания и возможным их усвоением из поступивших в почву. Применив коэффициенты использования питательных элементов из удобрений, находят величины возможного их усвоения. Сопоставив величины возможного усвоения питательных элементов с выносом урожаем, получим характеристику эффективного баланса.

Для оценки системы применения удобрений по эффективному балансу проводится расчет возможного усвоения азота, фосфора и калия из почвенных запасов. Систему применения удобрений можно считать разработанной правильно в том случае, если дефицит элементов питания по эффективному балансу будет компенсироваться за счет возможного усвоения из почвы.

По данным Института почвоведения и агрохимии, растения могут усвоить из запасов почвы по 20–25 кг азота на каждый процент гумуса в почве. Фосфор растения усваивают на уровне 6–8 % от запасов подвижных форм в почве, калий – 10–15 %. Запасы их в почве определяют умножением средневзвешенных значений их содержания на коэффициент 3. В нашем примере запасы фосфора и калия будут равны 300 кг/га (100×3) каждого элемента.

При оценке системы применения удобрений по балансу питательных элементов прогнозируется изменение содержания в почве за ротацию севооборота подвижных форм фосфора и обменного калия. Результат суммируют с исходным содержанием и получают прогноз.

3. Бездефицитный баланс гумуса – внесенные органические удобрения обеспечивают поддержание содержания гумуса на достигнутом уровне, т.е. компенсируют минерализовавшееся органическое вещество почвы.

Положительный баланс гумуса – внесенные органические удобрения способствуют постепенному повышению содержания гумуса, т.е. органических удобрений вносится больше, чем их требуется для компенсации минерализовавшегося органического вещества.

Институтом почвоведения и агрохимии НАН РБ разработаны нормативы потребности в органических удобрениях для поддержания бездефицитного баланса гумуса в почвах республики (табл. 1, 2).

Таблица 1. Нормативы потребности в органических удобрениях для поддержания бездефицитного баланса гумуса в почвах, т/га

Почвы	% пропашных культур
	10				20				30
	% многолетних трав
	15	20	30	40	15	20	30	40		15	20	30	40
Дерново-подзолистые: суглинистые	10	9	7	6	14	13	11	10		16	15	13	12
супесчаные	12	11	9	8	16	15	13	12		18	17	15	14
песчаные	14	13	11	10	19	18	16	15

Если в почвах хозяйства не достигнуто оптимальное содержание гумуса, то, воспользовавшись таблицей 2, можно установить дополнительную потребность в органических удобрениях для достижения положительного баланса гумуса.

Таблица 2. Нормативы дополнительной потребности в органических

удобрениях для достижения положительного баланса гумуса, т/га

Содержание гумуса, %	Гранулометрический состав почвы
Содержание гумуса, %	Суглинистые	Супесчаные, подстилаемые мореной	Супесчаные, подстилаемые песком	Песчаные
До 1,50	3,0	3,4	3,8	4,3
1,51–2,00	2,0	2,3	2,6	3,0
2,01–2,50	1,0	1,2	1,4	1,7
Более 2,50	0,5	0,6	–	–

Расчет баланса гумуса в почве производится путем сопоставления проектируемого внесения органических удобрений на 1 га севооборотной площади с требуемым для поддержания бездефицитного баланса гумуса в почве.

С 1 т органических удобрений в год образуется гумуса: на суглинистых почвах 50 кг, супесчаных, подстилаемой мореной – 45, супесчаных, подстилаемых песком – 40 и песчаных 35 кг.