7.4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ УДОБРЕНИЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИХ КОЛИЧЕСТВА И КАЧЕСТВА

Эффективность удобрений при прочих равных условиях значительно изменяется в зависимости от количества (общей дозы) и качества (соотношения видов, конкретные формы, способы и сроки внесения) их и сохраняется до тех пор, пока недостаток того или иного элемента является лимитирующим фактором роста и развития возделываемых растений. Причем с увеличением общей дозы (насыщенности) их и повышением плодородия почв она, как правило, снижается.

Обобщенные А. И. Подколзиным (1998) за 30 лет многолетние исследования в Ставропольском крае с озимой пшеницей (табл. 116) убедительно подтверждают снижение эффективности удобрений с ростом доз их и плодородия черноземов и каштановых почв.

Многочисленные данные свидетельствуют о том, что за счет квалифицированного применения удобрений и мелиорантов в засушливых условиях получают до 20—30 %, в условиях недостаточного увлажнения — 30—50 %, а достаточного увлажнения — 50— 70 % общей продуктивности всех возделываемых культур. Аналогичные примеры резкого роста продуктивности культур под влиянием удобрений имеются и в производстве.

За счет увеличения доз и улучшения соотношений между удобрениями (N : Р,0₅: К₂0) среднегодовая урожайность зерновых культур в некоторых хозяйствах Московской области выросла с 1,1 до 4,6 т/га. Причем только за счет улучшения соотношений удобрений в соответствии с потребностями культур и плодородия почв (при 188 и 182 кг/га д. в.) урожайность увеличилась на 0,6 т/га, или на 48 %. Этот пример свидетельствует о реальной возможности роста продуктивности культур в России до уровня передовых стран мира при повышении общей культуры земледелия, и в частности квалифицированном применении удобрений.

Даже при оптимальных дозах и соотношениях в них питательных элементов эффективность удобрений зависит от конкретных форм их, главных и сопутствующих элементов, содержания воды, растворимости, гранулометрического состава, физиологической и гидролитической реакций.

При длительном применении в севооборотах органических и минеральных удобрений в эквивалентных по питательным элементам дозах продуктивность севооборотов на черноземах обычно одинаковая. На легких дерново-подзолистых почвах органические удобрения, а на тяжелых и среднесуглинистых минеральные могут быть несколько эффективнее. Максимальные же урожаи овощных, кормовых и других культур достигаются при квалифицированных сочетаниях оптимальных доз органических и минеральных удобрений, а на кислых и щелочных почвах и мелиорантов.

Действие однажды внесенных мелиорантов, органических, фосфорных и в уменьшающейся степени калийных и азотных удобрений не ограничивается одним-двумя годами, а в зависимости от дозы, вида и почвенно-климатических условий проявляется в течение 4—5 лет или при полной ротации севооборота, а иногда при больших дозах мелиорантов, органических и фосфорных удобрений — 10 и более лет. Поэтому для правильной оценки сравнительной эффективности разных видов удобрений под отдельными культурами и в севооборотах необходимы данные длительных опытов (табл. 117).

55 лет на тяжелосуглинистой почве под зерновыми культурами более эффективны минеральные удобрения, под клевером — навоз, а под картофелем они равноценны. По продуктивности севооборотов наблюдается некоторое преимущество минеральных удобрений в опыте 1 (с чистым паром) и в опыте 2 (с клеверным паром). Сочетание половинных доз навоза и минеральных удобрений в севообороте с чистым паром (опыт 1) повышает урожайность культур севооборота по сравнению с навозом, приближая ее к варианту с минеральными удобрениями.

Об эффективности отдельных видов, доз и сочетаний удобрений обычно судят по величине прибавок, общей урожайности культур и продуктивности севооборотов, а также по окупаемости 1 кг д. в. удобрений прибавками урожаев культур и продуктивности севооборотов. Однако при равенстве общих доз, но разных видов и соотношений удобрений при получении равных (или близких) прибавок или общих урожаев отдельных культур и продуктивности севооборотов, а также для установления вклада отдельных видов удобрений (элементов) в получение дополнительной (и всей) продуктивности необходимо определять использование культурами питательных элементов вносимых удобрений.

Для подобных оценок рассчитывают разными методами доли (коэффициенты) использованных культурами питательных элементов из внесенных удобрений.

Изотопный метод. Наиболее точен и показывает использование

элемента только из внесенного удобрения, так как по количеству поступившего вфастения меченого радиоактивного или стабильного изотопа того или иного элемента легко рассчитать коэффициент (долю) использования его от общего содержания во внесен-

ной дозе удобрения:

*из = 4^-¹⁰⁰’

Диз

где АГ₁₁₃ — изотопный коэффициент использования удобрения, %; В_1П — хозяйственный, или биологический, вынос меченого изотопа элемента, мг/м² или мг/сосуд; Д,з — доза меченого изотопа элемента в удобрении, мг/м² или мг/сосуд; 100 —для выражения в %.

Изотопный коэффициент наиболее важен при изучении круговорота, превращений и перемещений элементов удобрений (и почв) в почве, растении, воде, воздухе, животном, человеке, а также для точной оценки использования элементов только из удобрений.

Как отмечалось, при внесении удобрений значительно возрастает мобилизация почвенных запасов питательных элементов и растения поглощают при этом элементы и из внесенных удобрений, и из возросших запасов их в почве. Поэтому наряду с изотопным существует более приемлемый для практических целей разностный коэффициент использования удобрений.

Разностный метод. Основан на использовании результатов полевых и производственных опытов с удобрениями и более подходит, чем изотопный, для определения оптимальных доз и соотношений удобрений. Разностный коэффициент использования удобрений — процентное отношение разницы хозяйственных выносов элементов в удобренном (В_у) и не удобренном этим удобрением контрольном (В₀) вариантах к дозе удобрения в удобренном варианте (Д_у):

100.

Ду

Установлено, что разностные коэффициенты использования элементов органических и минеральных удобрений в большей степени, чем изотопные, в первый и последующие годы значительно колеблются даже под одной и той же культурой и в пределах одного поля в зависимости от вида, дозы, соотношений, формы, сроков и способов их внесения. При одинаковых способах на одной и той же почве коэффициенты использования удобрений для культур с относительно слаборазвитой корневой системой и коротким вегетационным периодом обычно ниже, чем у растений с более развитой корневой системой и длительным периодом вегетации, также под однолетними растениями меньше, чем под многолетними.

При локальных способах внесения удобрений (рядковое, ленточное, очаговое) под всеми культурами во всех почвенно-климатических зонах использование питательных элементов их возрастает в 1,5—2,0 раза по сравнению с разбросным (сплошным) способом до посева, перед посевом, при корневых подкормках. У фосфорных водорастворимых и комплексных удобрений коэффициенты использования питательных элементов выше из гранулированных форм, а у фосфоритной муки — при более тонком помоле и тщательном перемешивании с почвой.

Разностные коэффициенты использования (Ар) удобрений снижаются у всех культур при переходе от бедных к более плодородным и окультуренным почвам, а также с увеличением доз вносимых удобрений на любых типах почв.

Таким образом, К_р под всеми культурами в зависимости от разных условий могут значительно колебаться: в среднем на 50—80 % (иногда и более) уже в первый год после внесения. Поэтому во всех регионах страны постоянно проводят полевые и производственные опыты и обобщают их результаты, уточняют разностные коэффициенты для районированных сортов в конкретных условиях. Для практических целей достаточно учитывать действие удобрений в течение 3—4 лет (хотя оно может быть и более продолжительным). Причем в отличие от однолетних данных колебания К_р в сумме за 3—4 года, как правило, значительно меньше за счет несходства погодных условий этих лет и биологических особенностей возделываемых за этот период культур.

По обобщенным многолетним данным, для среднеплодородных почв (3—4-й класс) центральных районов Нечерноземной зоны рекомендуют следующие средние разностные коэффициенты использования питательных элементов из органических и минеральных удобрений (табл. 118).

Минеральные и органические удобрения, внесенные в рядки или лунки при посеве или посадке растений, уже в первый год могут использоваться на 50—80 %.

Разностные коэффициенты дают реальное представление о потреблении культурами питательных элементов не только из удобрений, но и из почвы при внесении удобрений. Однако это потребление сравнивается со все более обедняющейся почвой (без удобрений). Поэтому получается: чем беднее почва (без удобрений), тем выше коэффициенты, а чем она богаче, тем они ниже.

В действительности же для получения одинаковых (равных) урожаев любой культуры на бедной почве требуется значительно больше удобрений, чем на богатой (окультуренной), так как на первой значительная часть удобрений поглощается почвой, а не культурой или теряется (вымывается, улетучивается и т. д.). Бесконечная эксплуатация богатых (окультуренных) почв при малых дозах удобрений приводит (рано или поздно) к обеднению их и утрате былого плодородия. Чтобы этого не случилось, внесение удобрений следует контролировать с помощью балансовых коэффициентов использования питательных элементов, сопоставляя дозы удобрений под культурами с хозяйственным выносом элементов ими.

Балансовый метод. Основан на определении балансового коэффициента использования удобрений

= !Ь- лоо,

Ду

где By — хозяйственный вынос элемента культурой в удобренном варианте, в кг/га, а Д_у — доза удобрения в кг/га в этом варианте.

Балансовые коэффициенты можно определять не только в опытах, но и в производственных посевах (поле, участок, севооборот, хозяйство); они дают представление как о степени усвоения культурами питательных элементов из удобрений и почвы, так и о возможном изменении обеспеченности почв этими элементами (табл. 119).

Балансовые коэффициенты всегда выше разностных и на плодородных (окультуренных) почвах выше, чем на бедных, т. е. не имеют недостатков, характерных и для разностных, и для изотопных коэффициентов.

Результаты баланса выражают и в других относительных показателях (см. табл. 119): коэффициенте возврата — отношение дозы удобрений к хозяйственному выносу или интенсивности баланса — отношение дозы к хозяйственному выносу в процентах, т. е. коэффициент возврата, умноженный на 100. И наконец, баланс выражают в абсолютных показателях (кг/га) как разницу между дозой и хозяйственным выносом элемента со знаком «плюс» (положительный), если доза больше выноса, или со знаком «минус» (отрицательный), если доза меньше выноса.

При равенстве дозы и выноса баланс называют нулевым (бездефицитным, или уравновешенным). По относительным показателям — балансовый коэффициент, коэффициент возврата и интенсивность баланса — эти значения соответственно равны: при нулевом балансе 100, 1 и 100; при положительном менее 100, более 1 и более 100; при отрицательном более 100, менее 1 и менее 100, причем в двух последних случаях количественные изменения соответствуют отличиям конкретных величин от ранее указанных.

Все три относительных показателя абсолютно равнозначны только при нулевом балансе, а в остальных случаях преимущество следует отдавать балансовому коэффициенту, так как при его расчетах за основу принимают не дозу удобрений, а хозяйственный вынос элементов, характеризующий величину урожайности и качество продукции, т. е. биологические особенности потребления питательных элементов конкретной культурой. Кроме того, балансовые коэффициенты использования удобрений как разностные и изотопные можно определять в разные (любые) годы с момента внесения и до конца действия удобрений, а коэффициенты возврата и интенсивность баланса — только в конце действия удобрений, т. е. для большинства удобрений, как минимум, через

4—5 лет внесения или за ротацию севооборота, что особенно важно для периодически, а не ежегодно вносимых удобрений (органические, иногда и фосфорные).

Применение балансовых коэффициентов позволяет установить оптимальные дозы и соотношения удобрений под отдельными культурами и в севооборотах при любых чередованиях их с одновременным контролем и корректировкой обеспеченности почв питательными элементами в желаемом направлении. Исчезает необходимость дополнительных расчетов балансов элементов (в полях, севооборотах, хозяйстве и т. д.), так как желаемый баланс закладывается в балансовых коэффициентах.

Для Нечерноземной зоны рекомендуют следующие дифференцированные в зависимости от окультуренности почв балансовые коэффициенты использования минеральных (табл. 120) и органических (табл.121) удобрений.

120. Балансовые коэффициенты использования элементов минеральных удобрений (%)

на разных по плодородию почвах Нечерноземья

* Последействие азотных удобрений невелико, поэтому учитывается в сумме за 2— 4-й год.

Примечание. В числителе — фосфорные, в знаменателе — калийные удобрения.

Если минеральные удобрения вносят под все культуры севооборота или принятого чередования их, балансовые коэффициенты использования элементов минеральных удобрений (см. табл. 120) при определении оптимальных доз под культуры можно не учитывать по годам, а брать в сумме за все годы.

121. Балансовые коэффициенты использования элементов органических удобрений (%) на разных по плодородию почвах Нечерноземья

следует подбирать обязательно с учетом года действия их, так как ежегодно эти удобрения применяют далеко не под все культуры севооборота.

Совершенствование классификации почв по показателям эффективного плодородия их и уточнение величин балансовых коэффициентов в зависимости от окультуренности (плодородия) почв по всем почвенно-климатическим и экономическим регионам и районам страны — надежный залог систематического повышения продуктивности возделываемых культур, максимальной эффективности применяемых удобрений и гарантии охраны окружающей среды от загрязнений удобрениями.