7.5. ДОЗЫ, СПОСОБЫ И СРОКИ ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЙ

Определение научно обоснованных оптимальных доз и соотношений удобрений под культурами с учетом биологических особенностей их и чередования, почвенно-климатических и организационно-экономических условий — главное звено систем агрохимических исследований и практики применения удобрений, мелиорантов, различных средств защиты и регуляторов роста растений.

На практике система удобрения в любом агроценозе состоит из следующих этапов:

долгосрочная (минимум на ротацию севооборота) общая схема оптимальных доз и соотношений удобрений, разработанная по средневзвешенному плодородию почв всего агроценоза с учетом всех ранее перечисленных факторов;

годовой план применения удобрений — коррекция доз общей схемы с учетом фактического размещения культур по полям, различий в плодородии полей, погодных и организационно-экономических условий конкретного года и распределение скорректированных доз по способам и срокам внесения с последующим указанием конкретных наилучших среди имеющихся и (или) необходимых форм физических удобрений;

календарный план применения и приобретения удобрений, составленный по последним материалам годового плана с указанием общих объемов конкретных удобрений на всю удобряемую площадь;

коррекция доз годового плана при реализации его по результатам почвенной и растительной диагностики питания растений.

Все перечисленные материалы системы удобрения тесно связаны друг с другом, причем каждый последующий является логическим продолжением предыдущего.

Множество разных методов определения доз удобрений объединяет то, что все они базируются на данных длительных и (или) эпизодических полевых и производственных опытов, а различия их объясняются неодинаковой степенью полноты и точности отражения закономерностей взаимоотношений растений, почв и удобрений, полученных по результатам проводимых полевых и лабораторных исследований.

Все существующие методы и модификации определения доз удобрений можно разделить на две большие группы: методы обобщения результатов опытов с эмпирическими дозами удобрений, методы обобщения результатов опытов с помощью балансов питательных элементов. Следует подчеркнуть, что в обеих группах существуют расчетные методы и модификации с моделированием и применением электронной техники.

7.5.1. МЕТОДЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ОБОБЩЕНИИ ДАННЫХ С ЭМПИРИЧЕСКИМИ ДОЗАМИ УДОБРЕНИЙ

Обобщение проводимых под методическим руководством Географической сети опытов ВИУА во всех почвенно-климатических зонах с разными культурами результатов полевых опытов позволило установить преобладающую эффективность отдельных видов удобрений на разных типах почв (азотных в Нечерноземье, фосфорных на черноземах и каштановых почвах, калийных и медных на торфяниках и др.) и дозы органических и минеральных удобрений для основных культур на различных типах, подтипах и разностях почв. В последующем проведена дифференциация доз в пределах каждой разности почв с учетом обеспеченности питательными элементами предшественников (иногда с учетом урожайности и удобренности) и сортовых особенностей возделываемых культур.

На основании обобщений результатов опытов разработаны также дозы, оптимальные сроки и способы внесения удобрений до посева, при посеве и после посева для разных культур во всех почвенно-климатических зонах.

По данным Географической сети опытов ВИУА и агрохимической службы ЦИНАО, для основных почвенно-климатических зон на преобладающих типах почв со средним содержанием подвижного фосфора и обменного калия разработаны оптимальные дозы макроудобрений под основные культуры (табл. 122), а также дозы и способы внесения микроудобрений (табл. 123).

Региональные научно-исследовательские учреждения предлагают более детальные рекомендации по культурам, типам, подтипам и разностям почв нередко с указанием уровней плановых урожаев, окультуренности конкретных разностей почв и в сочетаниях с рекомендуемыми дозами органических удобрений. При отсутствии дифференциации доз по классу почвы их можно скорректировать по рекомендуемым этими же учреждениями поправочным коэффициентам, о которых сообщалось ранее.

123. Дозы и способы внесения микроудобрений под основные культуры (обобщение Литвака, 1990)

В каждом комплексе конкретных природных и хозяйственных условий территорий на основании группы (не менее 7—10) однородных опытов с одной культурой (лучше сортом) региональные учреждения Географической сети опытов и Агрохимслужбы определяют следующие количественные показатели эффективности удобрений:

прибавку урожая от оптимальной дозы;

вынос (затраты) элементов на единицу основной с соответствующим количеством побочной продукции и коэффициенты использования элементов из почв и удобрений;

коэффициенты возврата или интенсивность баланса элементов;

поправочные коэффициенты к дозам в зависимости от класса почвы;

нормативы затрат минеральных удобрений для получения единицы прибавки и всего урожая;

оптимальные уровни содержания питательных элементов в почве;

нормативы затрат удобрений на единицу изменения содержания в почве подвижных форм элементов;

основные показатели качества продукции;

экономические показатели эффективности удобрений;

математические модели, характеризующие связь между продуктивностью культур, плодородием почв, дозами удобрений, погодно-агротехническими и другими факторами;

уровни природоохранных ограничений при применении удобрений.

По результатам перечисленных показателей разрабатывают более конкретные рекомендации доз и соотношений удобрений, чем в таблице 122, но и в этом случае необходима коррекция указанных в них доз в каждом конкретном хозяйстве, агроценозе и поле.

К этой же группе методов относятся и расчеты доз по нормативам затрат минеральных удобрений на весь урожай по формуле Д = УН_хК_п или прибавку урожая по формуле Д = А У Н₂ К_ю

где Д — доза N, Р₂0₅, К₂0 на желаемый урожай или прибавку, кг/га д.в.; У и ДУ— соответственно желаемый урожай или прибавка урожая, т/ra; Я, и Я₂ — нормативы затрат удобрений на единицу урожая и прибавки урожая, кг д.в.; /^ — поправочный коэффициент на класс почвы по обеспеченности фосфором и калием; при расчетах доз азота К„ = 1.

Нормативы затрат удобрений и поправочные коэффициенты к дозам удобрений указывают в региональных и областных рекомендациях НИИ, сельскохозяйственных опытных станций, центров и станций Агрохимслужбы.

Третьим направлением этой группы методов является поиск математических выражений зависимости урожайности культур от различных доз удобрений. Первым такую попытку в 1905 г. предпринял немецкий ученый Э.-А. Митчерлих, предложивший следующее уравнение:

lg (A-y) = lgA-Cx,

где А — максимально возможный урожай; У—фактический урожай; С —коэффициент пропорциональности, характеризующий зависимость между урожаем и дозой удобрений (автор ошибочно считал его величиной постоянной, независимой от почвы, видов растений, удобрений и других факторов); х — доза удобрения.

Четвертым направлением этой группы методов является разработка регрессивных моделей по результатам планирования, проведения и статистической оценки данных многофакторных опытов с эмпирическими дозами удобрений. Для установления количественной зависимости между урожайностью культур и дозами удобрений лучшей математической моделью оказалось уравнение со степенями 0,5 и 1 для факторов и 0,5 для парных взаимодействий:

У= а₀ + я,№-⁵ + o₂N + д₃Р⁰-⁵ + а₄Р + я₅К⁰'⁵ + + а_ь К + a₇(NP)⁰-⁵ + <7_s(NK)⁰'⁵ + я₉(РК)⁰-⁵,

где У—урожай; а_{) — свободный член уравнения; а_ь а₂ а₉ — члены уравнения, характеризующие действие и взаимодействие факторов; N, Р, К —дозы удобрений.

Пятым направлением первой группы методов является разработка математических моделей с использованием электронной техники для определения оптимальных доз удобрений под культуры с учетом функциональной зависимости от множества факторов внешней среды:

У=Ах_п),

где У—урожай; ;с„ — переменные факторы, влияющие на урожай (дозы и соотношения удобрений, класс и гранулометрический состав почвы, погодные условия, сортовые особенности, предшественники и т. д.).

Разными научно-исследовательскими учреждениями разработаны по этому принципу на основании обобщенных данных полевых опытов, сопутствующих анализов и наблюдений программные комплексы по определению доз удобрений. Например, ЦИ-НАО «РАДОЗ» (аббревиатура от слов «рациональные дозы»), который модернизировался в РАДОЗ-2, а позднее в РАДОЗ-З; в нем к уже имевшимся добавлялось все большее число факторов, влияющих на урожайность культур.

Практическое применение любого из этих методов, модификаций и направлений первой группы, естественно, позволяет избежать грубых ошибок в применении удобрений. Однако не следует забывать, что они определены эмпирически без учета биологических потребностей культур в питательных элементах, а главное, они не дают ответа на вопрос, что же будет при этом с почвой; по ним, несмотря на введение поправочных коэффициентов, невозможно количественно оценить баланс элементов без специальных расчетов.

7.5.2. МЕТОДЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ОБОБЩЕНИИ ДАННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БАЛАНСОВЫХ РАСЧЕТОВ

В этой группе методов в основу определения оптимальных доз удобрений положены биологические особенности возделываемых культур и сортов в потреблении питательных элементов для создания желаемых уровней урожаев высокого качества с одновременным учетом и регулированием в нужном направлении плодородия (класса, окультуренности) почвы в конкретных природно-экономических условиях. Потребление (желаемое и фактическое) культурами питательных элементов из почв и удобрений определяют по результатам полевых и производственных опытов, что превращает полевой метод из чисто эмпирического в аналитический. Это позволяет перейти от констатации прибавок урожаев в зависимости от видов, доз и соотношений удобрений к прогнозу их эффективности.

Необходимо подчеркнуть, что эта группа методов перспективна прежде всего для регионов достаточного увлажнения и орошаемого земледелия, где лимитирующим фактором получения высоких и устойчивых урожаев является недостаток питательных элементов в почвах, а обеспеченность удобрениями достаточно высока (не менее 100 кг/га д. в.)

Изменчивость потребления питательных элементов культурами в зависимости от почвенно-климатических и агротехнических условий возделывания довольно подробно изложена ранее. Здесь отметим, что потребность в элементах любой культуры при прочих равных условиях изменяется в зависимости не только от уровня урожайности, но и от качества и соотношений основной и побочной продукции.

Подробная характеристика почв имеется в почвенных и агрохимических картах (картограммах и паспортах полей), которые есть в каждом хозяйстве. Возможное использование питательных элементов почв конкретными культурами определяют по коэффициентам их использования (КИП) или по поправочным коэффициентам к дозам в зависимости от эффективного плодородия (окультуренности) конкретной почвы.

Различия в эффективном плодородии и окультуренности почв можно учитывать и через дифференцированные балансовые коэффициенты использования минеральных (см. табл. 120) и органических (см. табл. 121) удобрений или других относительных показателей баланса (коэффициенты возврата и интенсивность баланса). Наряду с перечисленными можно применять дифференцированные по эффективному плодородию почв и разностные коэффициенты использования минеральных и органических удобрений (табл. 124).

Существует много различных методов и модификаций балансовых расчетов определения оптимальных доз удобрений. Рассмотрим на конкретных примерах наиболее распространенные и перспективные среди них. Нужно определить оптимальные дозы минеральных удобрений в сочетании с 20 т/га полуперепревшего навоза с содержанием 0,4 % N, 0,2 % Р₂0₅ и 0,5 % К₂0 для получения

4,0 т/га зерна (соотношение зерно : солома — 1:1,5) озимой пшеницы Мироновская 808 на дерново-подзолистой среднесуглинистой известкованной почве с содержанием фосфора и калия (по Кирсанову) соответственно 70 и 100 мг/кг, т. е. 3-го класса и рН_С0Л 6,2, т. е. 6-го класса, предшественник — вико-овсяная смесь, под которую вносили N₆₀P₆₀K₆₀.

Картограммы обеспеченности почв легкогидролизуемым (и минеральным) азотом обычно не составляют из-за высокой изменчивости этих показателей даже в течение одного месяца, поэтому обеспеченность почвы легкогидролизуемым азотом можно определить аналитически или ориентировочно по содержанию органического вещества, общего азота или по другому элементу (фосфору или калию), находящемуся в минимуме. Так как содержание азота в гумусе в среднем составляет 4 %, а, по обобщенным ВИУА данным, легкогидролизуемых форм его 4—7 % ( для большей гарантии лучше считать по минимальной величине), то при содержании в почве 2,5 % гумуса содержание общего азота составит 0,1 %, а легкогидролизуемого — 0,004 %, т. е. 40 мг/кг. Определить обеспеченность азотом по элементу, находящемуся в минимуме, еще проще: по принятой классификации почв (см. табл. 39) берут содержание его, соответствующее тому же классу, что и элемента, находящегося в минимуме.

Во всех методах (и модификациях) определяют хозяйственную потребность (вынос) культуры (сорта) в питательных элементах на создание планового урожая по затратам их на единицу основной с соответствующим количеством побочной продукции из зональных, региональных справочников и рекомендаций. В отсутствие таковых ее можно определить самостоятельно. Для этого подбирают в хозяйстве поле (или участок), где уже достигнут такой (или близкий) уровень урожайности этого сорта, берут с него образцы зерна и соломы и анализируют их. При содержании N, Р₂0₅ и К₂0 в зерне соответственно 2,5; 0,8 и 0,6 % и в соломе 0,5; 0,2 и 1,2 % хозяйственный вынос их плановым урожаем составит: N 130 (2,5-40 + 0,5-60) кг, Р₂0₅ 46 (0,8-40 + 0,2-60) кг, К₂0 96 (0,6 -40+ 1,2-60) кг, а затраты на 1 т зерна с соответствующим количеством соломы соответственно N 130:4 = 32,5 (примерно 33 кг), Р₂0₅ 46 : 4 = 11,5 (примерно 12 кг), К₂0 96 : 4 = 24 кг.

Далее основными методами проводят следующие расчеты: элементарного баланса, на прибавку, по относительным показателям баланса, на основе одного или комбинаций нескольких вышеперечисленных методов с использованием ЭВМ.

Метод элементарного баланса. Это наиболее распространенный и наименее надежный (точный) метод, так как в нем применяют наиболее сильно колеблющиеся поп влиянием множества факторов коэффициенты использования элементов почвы (КИП) и более устойчивые разностные коэффициенты использования удобрений. Расчеты осуществляют по следующей формуле:

Ву -ЗК_П -ОК₀ -ПК_Х -РК_р Кг

где Д — доза N, Р₂0₅ и К,0, кг/га д. в.; В_у — хозяйственный вынос элемента с пла-новым урожаем, кг/га; 3 — запас (содержание) подвижных форм элемента в почве, кг/га; К_п — коэффициент использования элемента из почвы, доли единицы (при 10% 0,1; 20% 0,2 и т. д.); О —количество элемента в органическом удобрении, кг/га; — разностный коэффициент использования элемента органического удобрения, доли единицы (см. табл. 118); П— количество элемента в удобрении предшественника и (или) в послеуборочных остатках предшественника, кг/га; К_х — разностный коэффициент использования удобрения и (или) остатков предшественника, доли единицы (см. табл. 118); Р — припосевное (рядковое) удобрение, кг/га д. в.; К_р — разностный коэффициент использования припосевного удобрения, доли единицы; К₂ — разностный коэффициент использования удобрений при допосевном внесении, доли единицы (см. табл. 124).

Для взятого примера оптимальные дозы по этой формуле на фоне 20 т/га навоза составят:

=118 (примерно 120 кг).

130-120-0,2-80.0,25-60.0,05

0/70

46-210 0,05-400,35-60 0,1-10 0,5

0,20

=21+10 (при посе

ве) = 31 (примерно 30 кг).

Д к₂о ~

96-300x0,l-100x0,55-60x0,l

065

=7,7 (примерно 10 кг).

Метод расчетов на плановую прибавку урожая. Более надежный (точный) метод по сравнению с предыдущим, так как здесь обеспеченность почв питательными элементами учитывают с помощью поправочных коэффициентов к дозам, которые колеблются в зависимости от разных факторов меньше, чем КИП. Однако в этом методе нужно знать возможный урожай без удобрений, который лучше всего определять по данным опытов с удобрениями, на основании которых в рассматриваемом случае он равен 2,0 т/га. Но урожай можно определить и по элементу, находящемуся в минимуме, с помощью возможного коэффициента использования его (КИП), что хуже по вышеназванным причинам. Расчеты ведут по следующей формуле:

„_В_п-ОК_а-ПК₁-РК_р „

-к₂-*³'

где В_п — вынос элемента с плановой прибавкой урожая, кг; К₃ — поправочный коэффициент к дозе в зависимости от класса почвы, в данном случае равный 1,0, так как по всем элементам почва относится к 3-му классу, а это средняя обеспеченность для зерновых, зернобобовых и трав. Остальные обозначения те же, что и в предыдущей формуле.

По этому методу оптимальные дозы минеральных удобрений на фоне 20 т/га навоза составляют:

65-80-0,25-60.0,05 , _Л

---—1,0=60 кг.

0,70

^р₂о₅ = Дк,о =

•1,0=0 (здесь калий не нужен).

23-40 0,35-60 0,1-10-0,5

^2U5 0,20 48-100-0,55-60-0,1 0,65

1,0=0+10 (при посеве) = 10 кг.

Расчет оптимальных доз с помощью балансовых коэффициентов использования удобрений, дифференцированных по плодородию почв. Это лучший метод, так как он позволяет одновременно регулировать и обеспеченность почвы питательными элементами. Расчеты для получения планового уровня урожая ведут по следующей формуле:

К₂

где К_х — балансовый коэффициент/использования органических удобрений культуры и (или) ее предшественников, дифференцированный в зависимости от класса почвы и года действия, доли единицы (см. табл. 121)); К₂ — балансовый коэффициент использования минеральных удобрений, дифференцированный по классу почвы в сумме за ротацию, так как при распределении его действия по годам в сумме получают практически те же результаты, доли единицы (см. табл. 120). Остальные обозначения те же, что в предыдущих формулах.

На фоне 20 т/га навоза дозы минеральных удобрений составят:

„ 130-80 0,45 _1Л. . ,ла ч

0,9 46-400,45 0,8

//n ⁼-7Гп——=104 (примерно 100 кг).

=35 кг.

^Р₂0₅ =

„ 96-100-0,7 ...

Дк₂о =-—=26,3 (примерно 30 кг).

Расчеты оптимальных доз удобрений с помощью коэффициентов возврата (возмещения) или интенсивности баланса. Они более сложные, так как по этим показателям трудно учесть действие удобрений по годам: нужно вводить дополнительные показатели, например коэффициенты распределения действия удобрений по годам, которые являются производными разностных коэффициентов и, следовательно, имеют те же недостатки.

На кафедре агрохимии МСХА разработаны и экспериментально в производственных условиях Московской, Смоленской и Тверской областей проверены рассчитанные с помощью балансовых коэффициентов на ЭВМ оптимальные дозы удобрений для получения плановых урожаев культур в разных агроценозах.

В заключение следует подчеркнуть, что для дальнейшего совершенствования балансово-расчетных методов определения оптимальных доз удобрений схемы полевых и производственных опытов должны содержать расчетные, а не эмпирические (как в большинстве опытов Географической сети опытов и в Агрохимслужбе) дозы.

7.5.3. СПОСОБЫ И СРОКИ ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЙ

Даже при оптимальных общих дозах и соотношениях отдельных видов удобрений они существенно влияют на продуктивность возделываемых культур и, следовательно, на эффективность удобрений. Различают три главных способа внесения макроудобрений: основное (допосевное), припосевное (рядковое) или припо-садочное, послепосевное (подкормка).

Основное удобрение. Предназначено для удовлетворения потребности растений в питательных элементах после всходов до конца вегетации. Для подавляющего большинства культур в условиях достаточного увлажнения и орошаемого земледелия оно составляет 60—90 %, а недостаточного увлажнения — 90—100 % общей дозы. Основное внесение органических и фосфорно-калийных удобрений обычно осуществляют осенью, а азотных — весной под предпосевную обработку почв в зонах достаточного увлажнения и вместе с другими — осенью под основную обработку почвы в зонах недостаточного увлажнения с заделкой соответствующими орудиями вразброс или локально, причем последний способ всегда эффективнее. Преимущество глубокой заделки всех удобрений до посева возрастает с увеличением дефицита влажности почвы и засушливости климата.

Припосевное (рядковое) или припосадочное удобрение. Предназначено для удовлетворения потребностей растений в элементах питания в период от прорастания семян до появления полных всходов. Оно редко превышает 2—10 % общей дозы и представлено водорастворимыми, преимущественно фосфорными, реже фосфорно-азотными или фосфорно-азотно-калийными формами. Конечно, двух- и трехкомпонентные удобрения должны быть комплексными.

Это локальный способ внесения удобрений одновременно с посевом семян в виде строчки (ленты) под ними или сбоку на расстоянии 2—3 см, поэтому он наиболее эффективный. Нередко его называют первым обязательным приемом внесения удобрений под всеми культурами во всех почвенно-климатических зонах. Дозы удобрений при любом способе внесения, особенно при рядковом, должны быть оптимальными, так как с увеличением их повышаются концентрация почвенного раствора и его осмотическое давление, что может привести к изреживанию (а при избытке и к гибели) посевов и снижению общей продуктивности. Рекомендуем следующие примерные оптимальные и максимальные дозы и состав припосевного удобрения основных культур в Нечерноземье (табл. 125).

Послепосевное удобрение (подкормка). Предназначено для удовлетворения потребностей растений чаще всего в азоте, реже в калии в период максимального поглощения их в период вегетации. На долю его приходится 20—30 % общей дозы. Роль этого способа для всех культур возрастает в орошаемом земледелии и с повышением влагообеспеченности почв при увеличении общей насыщенности удобрениями.

Подкормки проводят поверхностно, с заделкой в почву, вразброс и локально, сухими и жидкими удобрениями, корневые и некорневые. Подкормки азотными удобрениями, как правило, обязательны для озимых зерновых и многолетних злаковых трав, причем прежде всего в ранее указанных регионах. Под овощными, кормовыми и пропашными культурами на легких почвах в этих же регионах наряду с азотными возможны подкормки калийными, а под двумя последними культурами и жидкими органическими удобрениями, особенно когда общая доза их велика.

В условиях недостаточного увлажнения и засушливого климата дробление общей дозы на основное удобрение и подкормки, как правило, агрономически и экономически невыгодно.

В зависимости от природно-экономических условий основное (допосевное) удобрение вносят ежегодно под каждую культуру, а иногда, например под яровые зерновые с подсевом многолетних трав, сразу под покровную культуру дают общую дозу фосфора (иногда и калия) для нее и возделываемых трав одного или двух лет. Такой прием называют периодическим, или запасным, внесением. К нему относятся и фосфоритование почв, традиционное внесение органических удобрений или специальное внесение под одну однолетнюю культуру дозы, рассчитанной (или установленной) на три культуры сразу.

Многочисленные опыты при сравнении эквивалентных доз в различных почвенно-климатических зонах страны убедительно свидетельствуют о том, что периодическое ( 1 раз в 3 года) внесение фосфорных удобрений под однолетними культурами, как правило, эффективнее, чем ежегодное.

Под многолетними кормовыми и плодово-ягодными культурами этот прием, естественно, еще более эффективен.

Таким образом, всесторонне обоснованный подбор способов и сроков внесения оптимальных доз, видов и форм удобрений с учетом почвенно-климатических, агротехнических условий и свойств применяемых удобрений под каждую культуру значительно повышает их агрономическую эффективность и экологическую безопасность.