Анализ плодородия почв севооборота и расчет действительно возможного урожая (ДВУ) культур

 

Плодородие почвы обуславливается ее способностью удовлетворять потребность сельскохозяйственных культур в элементах питания, создавать для них благоприятные водный, воздушный и тепловой режимы в течение всего периода вегетации. Различают потенциальное (скрытое) и эффективное (реальное) плодородие почвы.

Потенциальное плодородие почвы определяется валовым (общим) запасом питательных веществ, гумуса, водным и тепловым режимом. Оно оказывает опосредованное влияние на продуктивность сельскохозяйственных культур через улучшение технологических свойств почвы и стабилизацию внешних факторов.

Эффективное плодородие почвы определяется запасом питательных веществ, доступных растениям, который можно изменять и регулировать с помощью агротехнических приемов. Основным критерием эффективного плодородия почвы служат содержание в ней подвижных форм элементов питания, урожайность культур и качество продукции.

 

Наиболее значимыми показателями, характеризующими плодородие почв, являются:

а) агрохимические – содержание гумуса, реакция почвы (раствора и твердой фазы), емкость поглощения, состав поглощенных оснований, содержание макро- и микроэлементов;

б) агрофизические – гранулометрический состав, структура и водопрочность агрегатов, плотность и порозность почвы, мощность пахотного слоя;

в) биологические – видовой состав и активность почвенной биоты, фитосанитарное ее состояние.

В рамках изучаемого вопроса – система удобрения культур – нас в большей мере интересуют агрохимические показатели эффективного плодородия почв как наиболее существенные при возделывании культур, поскольку определяют степень обеспеченности их питательными веществами и возможное поведение удобрений в почве. Кроме того, именно эта группа показателей в большей степени, чем остальные, поддается изменению и регулированию.

Группировки почв по содержанию подвижных форм питательных веществ и степени гумусированности представлены в справочных таблицах (далее Справочник). Анализ отмеченных показателей необходим для решения вопроса о рекомендуемом балансе элементов питания на конкретном земельном участке (поле), а также при определении лимитирующего для растений элемента (элементов) питания с целью определения очередности применения разных видов удобрений.

*- Справочник агронома-эколога: учебное пособие. Нижний Новгород, 2012. – 76 с.

Справочное пособие по агрохимии и экологии: 3-е ^- издание, перераб. и доп./ Сост. В.И. Титова и [и др.] – Н. Новгород, НГСХА, 2008.

Пример оценки плодородия почвы через расчет ДВУ

Почва светло-серая лесная легкосуглинистая. Глубина пахотного слоя 22 см, объемная масса почвы 1,25 т/м³, содержание гумуса 2,5%, содержание подвижных соединений фосфора 170 мг/кг, обменного калия – 140 мг/кг.

 

Оценивая плодородие в целом, можно отметить, что степень гумусированности почвы средняя, содержание подвижного фосфора – высокое, а содержание доступного растениям калия – повышенное. Однако это же содержание питательных элементов оценивается неодинаково применительно к потребностям отдельных культур. Так, обеспеченность почв фосфором для картофеля трактуется как повышенная, для озимой пшеницы – высокая, а калием, соответственно, как средняя и повышенная.

Таким образом, при одинаковом содержании элементов питания в почве разные культуры будут обеспечены ими в разной степени, что зависит от биологических особенностей растений (развитие и строение корневой системы, удельный и общий вынос элементов питания и т.д.).

 

Расчет ДВУ для каждой из культур проводят поэтапно.

1. Определяем массу пахотного слоя почвы на площади в 1 гектар, пользуясь следующей формулой:

 

m = S ^. h ^. r,                                                               (1)

 

где m – масса пахотного слоя, т/га;

S – площадь 1 га в м²;

H – глубина пахотного слоя, см;

r – объемная масса почвы пахотного слоя, т/м³.

 

Таким образом,     m = 0,22 ^. 10000 ^. 1,25 = 2750 т/га.

 

2. Определяем запас подвижных соединений фосфора и калия в пахотном слое, рассуждая следующим образом:

1 кг почвы содержит     170 мг Р₂О₅;

2 750 000 кг ² – ²                 Х мг Р₂О₅;

      

  Х = 2 750 000 ^. 170: 1 = 467 500 000 мг или 467,5 кг/га;

 

1 кг почвы содержит     140 мг К₂О;

2 750 000 кг ² – ²             Х мг К₂О;

 

  Х = 2 750 000 ^. 140: 1 = 385 000 000 мг или 385,0 кг/га.

3. Запас минерального азота в почве определяют, исходя из содержания в ней гумуса и коэффициентов минерализации, которые, в свою очередь, зависят от почвенно-климатических условий и агротехнических особенностей возделывания культур. Расчет ведут поэтапно.

 

а) запас гумуса в почве составляет:

 

    Х = 2,5% ^. 2 750 т/га: 100% = 68,75 т/га;

 

б) среднее содержание общего (валового) азота в гумусе составляет 5%.    Отсюда запас азота равен:

 

    Х = 5% ^. 68,75 т/га: 100% = 3,4375 т/га или 3437,5 кг/га;

 

в) коэффициент минерализации гумусовых веществ (способности их к разложению и высвобождению доступных для растений минеральных соединений азота в результате деятельности почвенной биоты) в зависимости от вышеуказанных условий может составлять 1-2% (Справочник). Находим по таблице, что на светло-серых лесных почвах для картофеля он равен 2%, а для пшеницы – 1,5%.

                                                                                 

В пересчете на весовые единицы количество доступных растениям минеральных форм азота будет равно:

 

для картофеля Х = 3 437,5 кг/га ^. 2%: 100% = 68,8 кг/га;

для озимой пшеницы Х = 3 437,5 кг/га ^. 1,5%: 100% = 51,6 кг/га.

 

4. Растения усваивают из почвы только часть условно доступных элементов питания, что зависит от биологических особенностей культур, химических характеристик питательного элемента и содержания его в почве (табл. 25, Справочное).

 

По таблицам находим, что в среднем коэффициент усвоения питательных элементов для картофеля составляет: по азоту – 50%, фосфору – 5%, калию –15%; для озимой пшеницы 40, 5 и 10% соответственно.

 

Таким образом, культуры смогут усвоить:

 

картофель     N = 68,8 кг ^. 50 %: 100 % = 34,4 кг;

                       Р₂О₅ = 467,5 ^. 5: 100 = 23,4 кг;

                       К₂О = 385,0 ^. 15: 100 = 57,8 кг;

оз. пшеница     N = 51,6 ^. 50: 100 = 25,8 кг;

                       Р₂О₅ = 467,5 ^. 5: 100 = 23,4 кг;

                       К₂О = 385,0 ^. 10: 100 = 38,5 кг.

 

5. Учитывая возможное использование растениями элементов питания из почвенных запасов и удельный вынос их культурами (Справочник), рассчитаем уровень возможного урожая (ДВУ).

Согласно данным справочной таблицы, удельный вынос элементов питания (1 ц основной продукции с учетом соответствующего количества побочной) составляет: для картофеля – 0,6 кг азота, 0,2 кг фосфора и 0,9 кг калия; для озимой пшеницы – 3,0 кг азота, 1,1 кг фосфора и 2,5 кг калия.

 

Таким образом, культуры могут сформировать урожай основной продукции следующего уровня:

 

картофель (клубни)   N = 34,4 кг/га ^. 1ц: 0,6 кг = 57,3 ц/га;

                                     Р₂О₅ = 23,4 ^. 1: 0,2 = 117 ц/га;

                                     К₂О = 57,8^. 1: 0,9 = 64,2 ц/га;

озимая пшеница (зерно) N = 25,8 ^. 1: 3,0 = 8,6 ц/га;

                                     Р₂О₅ = 23,4 ^. 1: 1,1 = 21,3 ц/га;

                                     К₂О = 38,5 ^. 1: 2,5 = 15,4 ц/га.

 

Анализируя полученные данные, можно отметить, что для обеих культур в первом минимуме находится азот, а во втором – калий, из чего следует, что как озимая пшеница, так и картофель нуждаются, прежде всего, во внесении азотных, а во вторую очередь – в калийных удобрениях.

Сопоставляя ДВУ с фактической урожайностью культур, следует учитывать определенную относительность расчетов, поскольку коэффициенты использования элементов из почвы не являются постоянной величиной: они могут возрастать при наличии благоприятных внешних факторов, например, погодных условий, кислотности почвы, соответствующих требованиям возделываемой культуры, или, наоборот, снижаться при неблагоприятных воздействиях.

К недостаткам приведенного метода расчета следует отнести и то, что при расчете ДВУ по азоту не учитывается фактическое содержание минерального азота в почве, которое может составлять 1-2% от общего его запаса, а в расчет принимают лишь возможную минерализацию органических его форм, что несколько занижает полученные результаты.

Тем не менее, результаты анализа плодородия почвы, оцениваемые посредством расчета действительно возможного урожая, необходимо учитывать при планировании урожайности культур, особенно при недостатке минеральных и органических удобрений – следует, прежде всего, вносить те виды удобрений, недостаток которых лимитирует уровень урожайности (в соответствии с приведенными выше расчетами – азотные). При достаточной обеспеченности хозяйства удобрениями следует должное внимание уделять увеличению содержания в почве гумуса и повышению содержания калия, особенно в севооборотах, насыщенных пропашными культурами.