1.3. ЭФФЕКТИВНОСТЬ УДОБРЕНИЙ И ИХ ПРОИЗВОДСТВО

Химизация земледелия — основа повышения урожаев сельскохозяйственных культур при одновременном улучшении качества получаемой продукции и повышении плодородия почвы.

Внесение удобрений выгодно с экономической точки зрения.

Расчеты показывают, что 1 руб., затраченный на минеральные удобрения, обеспечивает получение продукции растениеводства в среднем на 2,2 руб. Удельный вес затрат на приобретение и внесение минеральных удобрений в целом по стране до 1990 г. составлял 15—17 % всех затрат в растениеводстве.

Оплата удобрений зависит от естественного плодородия почвы. Так, в Нечерноземной зоне с высокой влагообеспеченностью и низким естественным плодородием почвы при урожайности зерновых 3 т/га и выше за счет удобрений получается 70—80 % прироста урожая. В сухой степи на долю удобрений приходится лишь половина прироста урожая. Здесь важную роль играют система обработки почвы и накопление влаги, засухоустойчивость сорта и другие показатели.

До 1990 г. в нашей стране осуществлялась последовательная интенсификация сельскохозяйственного производства на базе широкого использования химизации, механизации, мелиорации. Была разработана комплексная программа развития сельского хозяйства, осуществление которой позволило значительно увеличить количество сельскохозяйственной продукции.

Особое внимание обращалось на дальнейшее развитие сельского хозяйства Нечерноземной зоны России. Почвы этой зоны ха-растеризуются низким естественным плодородием, поэтому здесь с особой остротой стоит вопрос о наиболее эффективных приемах применения средств химизации, особенно удобрений и известкования кислых почв. В Нечерноземье осуществлялась обширная программа мелиоративных мероприятий; особое внимание уделялось известкованию кислых почв.

Разработка и осуществление планов химизации базируются на интенсивном развитии агрохимии, которое стало возможным только благодаря успехам многих биологических дисциплин, а также решению ряда методических вопросов.

В практике сельскохозяйственного производства используют прогрессивные способы применения удобрений — локальное внесение минеральных удобрений (допосевное, припосевное, корневая подкормка), обеспечивающее более высокую окупаемость, особенно в районах Поволжья и Сибири. Первоочередной задачей после химизации и мелиорации становится улучшение физических свойств почвы, во многом определяемых качеством и количеством гумуса. Нерегулируемость водно-физических свойств почвы лимитирует рост урожайности.

Известно, что сельскохозяйственные культуры наиболее отзывчивы на внесение азотных удобрений. Расчетами, проведенными в ЦИНАО, установлено, что в среднем по стране оплата прибавкой урожая 1 кг азота составляет в зависимости от дозы от 4,5 до 8 кг/га зерна пшеницы, 1 кг Р₂0₅ — от 4 до 7,3 кг/га, а 1 кг К₂0 —от

2.2 до 3,7 кг/га зерна. Одновременное применение азотных, фосфорных и калийных удобрений существенно повышает их эффективность.

На эффективность действия удобрений сильно влияет реакция среды. Анализ многочисленных полевых опытов и проведенные расчеты показали, что прибавка урожая зерна пшеницы от внесения 60 кг/га фосфора составляет 0,18 т/га при pH 5,5 и 0,6 т/га при pH 6,5. На дерново-подзолистых почвах увеличение pH на единицу повышало урожайность озимой пшеницы на 51,2%, озимой ржи на 24,5 %, яровой пшеницы и ячменя на 11,5 %. В то же время при pH почвы выше 6,5 для растений становятся труднодоступными некоторые элементы минерального питания, в частности железо и марганец, растворимость которых резко падает.

При низких уровнях применения минеральных удобрений и низком содержании соответствующих питательных веществ в почве оплата урожаем выше, а с повышением дозы удобрений окупаемость 1 кг питательных веществ снижается. По данным агрохимической службы, в среднем по стране оплата 1 кг Р₂0₅ составляет

7.3 кг зерна озимой пшеницы при дозе 30 кг/га и только 4,2 кг — при 120 кг/га. Аналогичные данные получены и по калийным удобрениям. В то же время в ряде опытов, проведенных в Англии и Франции, показано, что при внесении азота от 1 до 200 кг/га наблюдалась линейная зависимость роста урожая пшеницы и величина его достигала 8 т/га. Естественно, что такая прямая зависимость между урожаем и дозами азота может быть получена только, если внесение этого элемента осуществляется на оптимальном уровне обеспеченности растений фосфором, калием и другими элементами минерального питания, при соблюдении высокой агротехники.

Причин низкой эффективности удобрений в современной сельскохозяйственной практике много. Это и недооценка человеческого фактора, и недостаточное внимание к подготовке и переподготовке кадров, недостаточная заинтересованность работников всех звеньев в конечном результате. Это и отсутствие сбалансированной поставки всех элементов питания в нужном ассортименте, наличие около 40 млн га кислых почв, требующих известкования, применение некомпостированного навоза, содержащего до 10 млн семян сорняков в каждой тонне, неравномерность внесения удобрений, требующая дальнейшего совершенствования машин и большего внимания к использованию жидких удобрений. По данным агрохимической службы, низким содержанием подвижного бора характеризуется 50 % обследованных пахотных земель в стране, молибдена — 59,5, меди — 43, цинка — 55, марганца — 15,6, кобальта — 67 %. Половина земель страны имеет низкое содержание подвижного фосфора.

Недостаток теоретических разработок, их отрыв от практики, ряд хозяйственных недоработок, а также наличие трудноуправляемых факторов (засуха, переувлажнение, солнечная радиация и др.) привели к сравнительно низким урожаям зерновых, картофеля, сахарной свеклы и других культур.

Известно, что недостаток даже одного элемента питания существенно сдерживает рост урожайности, поэтому необходим строгий контроль за содержанием элементов питания в почве и потреблением их растениями. К сожалению, отсутствуют глубокие научные разработки по вопросам накопления и миграции элементов питания в почве в результате комплексного агрохимического окультуривания полей, разработки по применению высоких доз жидких удобрений, промышленных отходов и т. д.

В 90-е годы произошло резкое уменьшение применения удобрений в России — в 9—10 раз. В результате снизилось содержание гумуса, повысилась кислотность почв, стал отрицательным баланс элементов питания. Без применения средств химизации быстро падает почвенное плодородие и как следствие резко снижаются урожаи. Агрохимики начали определять темпы падения плодородия почвы. В опытах, проводимых на базе Смоленского филиала ВИУА, за 7 лет отмечено снижение содержания Р₂0₅ на 50 %.

В то же время из страны вывозят удобрения, которые при внесении их в почвы России дали бы гораздо больший экономический эффект, так как 1 кг действующего вещества удобрений дает 4—8 кг зерна. В 1986—1990 гг. в России потреблялось 13 млн т минеральных удобрений. Минимальная потребность России в удобрениях составляет 10 млн т, а в известковых материалах — 35,5 млн т. Для расширенного воспроизводства необходимо минимум 16,5 млн т удобрений. Но в 1994—1998 гг. поставка удобрений сельскому хозяйству составила 1,4—1,6 млн т, а продажа за рубеж — от 6,9 до 8 млн т, причем на внутреннем рынке цены на удобрения превосходят мировой уровень, а на внешнем составляют 70—80 % от мировых цен.

Фактически по стране на 1 га пашни вносят 10—12 кг действующего вещества удобрений. В результате производится меньше продукции. Так, валовые сборы зерна в России в 1986—1990 гг. составили в среднем 104,2 млн т, в 1995 г. — 63,4 млн т, в 1996 г. —

69,3 млн т.

Академик РАСХН В. Ф.Ладонин (1999) приводит данные по вкладу различных факторов в формирование урожая при экстенсивном и интенсивном земледелии (табл. 7).

Автор справедливо отмечает, что экстенсивное земледелие неспособно экологизировать ситуацию, ведет к расхищению естественного плодородия почв и дает чрезвычайно низкую продуктивность пашни. Средние урожаи России конца XX в. сопоставимы со средними урожаями Европы конца XIX в. Стратегия российского земледелия на начало XXI в. должна состоять в его интенсификации, уровень производства зерна необходимо довести к 2025 г. до 170—190 млн т, что позволит России обеспечить свою продовольственную безопасность. Продуктивность пашни должна составить не менее 4—5 т зерна на 1 га.

Исследователи считают, что максимальная потенциальная урожайность зерновых культур может составить 20 т/га (в окрестностях устья реки Нил), для Европы — 23 т/га, для Поволжья — 13 т/га. По величине ФАР в зоне черноземов Сибири и Зауралья возможно получать 10 т/га зерна. Действительный возможный урожай составляет 60—80 % потенциально возможного.

Урожай, получаемый в практике сельскохозяйственного производства, как правило, значительно ниже потенциального. Колебания в урожайности отдельных культур, даже в пределах сравнимых почвенно-климатических условий, иногда бывают очень велики. В связи с этим весьма важно проанализировать в каждом случае вклад различных факторов в формирование урожая, выявить и устранить причины, сдерживающие рост, и оптимизировать факторы, стимулирующие увеличение продуктивности растений.

Как отмечалось, на практике средние урожаи еще далеки от результатов, получаемых в опытах и передовыми хозяйствами, что связано с общим низким уровнем культуры земледелия. Реализация современных достижений агрохимии возможна только при строгом соблюдении всех приемов для создания оптимальных параметров жизни растений, в первую очередь соблюдения правил агротехники и использования высокопродуктивных сортов.

Следует создать гибкие системы применения современных технологий с учетом особенностей каждого сорта и каждого конкретного поля. Творческое отношение к делу позволит освободиться от строго регламентированного рецептурного подхода. Разработанные технологии должны обеспечить оптимальное регулирование продуктивного процесса, представлять собой полную систему управления урожаем по всем факторам жизнеобеспечения растений. Внедрение современных технологий требует надежной научной базы для получения четких ответов по вопросам питания растений: когда, где, как, в какой форме и сочетаниях применять удобрения.

Много неясных вопросов при применении комплексной химизации. Иногда рекомендуют дозы внесения минеральных удобрений без учета местных условий. Стоит задача создания унифицированных методов анализа почв применительно к зонам. Нужны более конкретные знания микроэлементной обстановки, не все ясно и с применением азотных удобрений.

Правильность принятых агрохимических решений в конкретных условиях должна постоянно контролироваться методами растительной и почвенной диагностики питания. Следует отметить, что имеющиеся методы визуальной и химической диагностики не в полной мере отвечают требованиям производства, необходимы разработки принципиально новых методов диагностики питания сельскохозяйственных культур.

Серьезный фактор, тормозящий получение высоких урожаев, — отсутствие детально разработанных динамических моделей питания растений с учетом сортовой специфики и зон возделывания. Необходимо иметь данные по динамике поступления элементов питания при оценке физиологически возможных и получении максимальных и экономически целесообразных урожаев. Создание динамичной модели питания растений при высоких уровнях продуктивности улучшит организацию практики применения удобрений.

Если смотреть в более далекое будущее, то необходима не только динамичная модель питания растений, отражающая изменение потребности растений в элементах питания в разные периоды вегетации, но и поиск методов увеличения активности поглощения элементов питания корневой системой.

Так, для условий гидропоники (защищенного грунта) необходима разработка теории импульсного питания. В случае регулярной смены (по 12 ч) питательного раствора на воду ускоряется срок сбора первого урожая огурцов и томатов, экономнее расходуются минеральные элементы на создание единицы продукции. При этом увеличивается урожай и улучшается его качество.

При выращивании растений по современным технологиям с ростом урожайности сельскохозяйственных культур увеличивается вынос элементов минерального питания, включая микроэлементы, усиливается подвижность питательных веществ, что приводит к необходимости изменения состава применяемых удобрений.

Получение высоких урожаев невозможно без создания оптимального уровня питания, и здесь еще много нерешенных проблем, в частности, необходимо уточнение потребности растений в элементах питания. Важное направление в решении этого вопроса — изучение генетических особенностей минерального питания растений. При наличии оптимума факторов жизнеобеспечения растений поглощение элементов минерального питания и их использование в метаболизме определяются только генетическими особенностями того или иного сорта.

Уточнить потребности растений в элементах питания можно путем проведения обследования почв на содержание макро- и микроэлементов в зонах происхождения того или иного вида и сорта культурного растения. Этот подход может быть эффективным, так как при его осуществлении будет известен весь спектр химических элементов на протяжении формирования культурного растения. Реальность и возможность взаимодействия сорта и удобрения во многом зависят от опережающих практику научных исследований по теории питания растений, изучению химического состава почв тех зон, в которых формировался сорт.

Получение максимального, экономически выгодного урожая возможно при использовании лучших сортов, обеспечении необходимых физических и химических свойств почв, оптимального уровня и сочетания элементов питания в течение вегетационного периода.

В последние десятилетия достигнуты значительные успехи в изучении механизма поступления элементов минерального питания. Определена роль клеточных мембран и переносчиков. Но полученные результаты не в полной мере использовали при изучении взаимодействия элементов в процессе их поглощения растениями.

При оптимизации минерального питания следует учитывать не только непосредственно внесенные с минеральными удобрениями элементы, но и влияние одних элементов питания на содержание других. Одно из основных направлений решения данной проблемы — изучение взаимодействия и взаимного влияния факторов внешней среды, количественного соотношения и качественного состава элементов питания на их поступление в растения. Только на основе глубокого изучения механизма поступления элементов минерального питания и тщательного учета постоянно изменяющихся потребностей растений в питательных веществах можно разработать алгоритм оптимизации минерального питания растений за счет внесения минеральных удобрений, осуществлять оперативное управление формированием урожая.

В практике бытует мнение, что повышение урожая может быть связано отрицательной зависимостью с качеством продукции. К сожалению, таких примеров много. Это снижение качества и сроков хранения овощей и плодов, сахаристости свеклы, качества волокна льна, содержания белка в пшенице, крахмала в картофеле и т. д. Однако, если соблюдать все агротехнические правила, заботиться о сбалансированном обеспечении растений макро- и микроэлементами, повышение урожая всегда сопровождается улучшением его качества.

Таким образом, качество сельскохозяйственной продукции может служить надежным тестом, оценивающим весь комплекс агротехнических приемов.

Многочисленные опыты убедительно показывают, что использование микроудобрений на основе оптимизации минерального питания способствует получению продукции высокого качества.

В настоящее время назрела необходимость создания общероссийского перспективного плана специализации сельскохозяйственного производства по зонам страны и различным биохимическим провинциям с учетом последних достижений науки.

На земном шаре не существует таких естественных ландшафтов, где все необходимые для жизнедеятельности человека элементы содержались бы в идеальных концентрациях и соотношениях Поэтому вполне закономерна постановка вопроса об оптимальном содержании химических элементов в разных компонентах ландшафта — в почве, воде, воздухе, растениях и животных, т е таком содержании, которое наилучшим способом обеспечивало бы потребности человека.