ВИДЫ УДОБРЕНИЙ, ИХ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И СВОЙСТВА
Основы агрохимии
Учебно-методическое пособие
для студентов II курса лесохозяйственного факультета по направлению подготовки бакалавров «Лесное дело»
Брянск 2012
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Брянская государственная инженерно-технологическая
академия»
Кафедра лесных культур и почвоведения
Утверждены
редакционно-издательским советом БГИТА
Протокол № 7 от « 30 » 09. 2011 г.
Основы агрохимии
Учебно-методическое пособие
для студентов II курса лесохозяйственного факультета по направлению подготовки бакалавров «Лесное дело»
Брянск 2012
УДК 631.816.1(072)
Основы агрохимии: Учебно-методическое пособие для студентов II курса лесохозяйственного факультета по направлению подготовки бакалавров «Лесное дело» /Сост.: З.Н. Маркина. - Брянск: БГИТА, 2012. – 121с.
Дана характеристика системы удобрений в хозяйстве, в севообороте, под культуру, показаны основные задачи системы удобрений, представлены виды удобрений, их химический состав и свойства, показаны особенности применения удобрений в лесном хозяйстве, изложены методы расчета доз минеральных удобрений для лесных и сельскохозяйственных культур. По каждой поставленной задаче дано детальное разъяснение по их решению.
Для очной формы обучения специальности 250100 – Лесное дело
Рецензент: директор ФГУ Центр химизации и сельхозрадиологии «Брянский»,
кандидат с.-х. наук Прудников П.В.
Рекомендованы редакционно-издательской и учебно-методической комиссиями лесохозяйственного факультета БГИТА.
Протокол № 1 от 3. 09. 2011 г.
© Брянская государственная
инженерно-технологическая академия
Введение
Агрохимия - наука об оптимизации питания растений, о применении удобрений и плодородии почвы с учетом биоклиматического потенциала для получения высокого урожая и качества продукции.
Д.Н. Прянишников - основоположник отечественной агрохимической школы - считал, что задачей агрохимии является изучение круговорота веществ в земледелии и выявление тех мер воздействия на химические процессы, протекающие в почве и растениях, которые могут повышать урожай или изменять его качество. Он выразил взаимосвязь между тремя взаимодействующими факторами: почвой, растением и удобрением - простой схемой (рисунок 1), отражающей сущность предмета агрохимии. Задача агрохимии состоит в том, чтобы применением удобрений создать оптимальные условия для питания растений.
Рисунок 1 - Схема взаимоотношений между растениями, почвой
и удобрениями
Агрохимические средства существенно влияют на химические и физические свойства почвы, а также на активность и направленность микробиологических процессов,но одновременно и сами изменяются под влиянием свойств почвы.
Известный русский ученый К.К. Гедройц отмечал, что урожайность зависит от трех факторов: климата, почвы и самого возделываемого растения. Климат же трудно поддается изменениям, но смягчить его действие можно путем улучшения свойств почв, находящихся в данном регионе. Изменяя свойства почвы, человек может в определенной мере регулировать в желательном направлении эффект климатических условий на растения. Действие удобрений К.К. Гедройц также рассматривал опосредованно через изменение свойств почвы. Прогресс в развитии теоретических положений формирования количества и качества продукции культурных растений вызвал необходимость введения биоклиматического потенциалав понятие агрохимии. Во всех случаях, прежде всего, необходимо выяснить биоклиматический потенциал данного района или области, после чего, используя агрохимические средства, создать оптимальные условия питания сельскохозяйственных культур.
Географическая сеть опытов с удобрениями и многочисленные эксперименты [12] в зональном аспекте по унифицированным схемам и методам позволяют в определенной степени учесть важнейший фактор - климат - в системе климат-почва-удобрения-растения. Поэтому учет погодно-климатических условий — неотъемлемая часть полевого агрохимического опыта. Тесную диалектическую взаимосвязь четырех факторов агрохимии можно представить схемой (рисунок 2). Поэтому в определение «агрохимия» Государственным стандартом в 1983 г. был введен климат, и оно приобрело в те годы следующую формулировку: «Агрохимия - наука о взаимодействии удобрений, почвы, растений и климата, круговороте веществ в земледелии и рациональном применении удобрений»(Постановление Государственного комитета СССР по стандартам от 13 июля 1983 г. № 3110).
Рисунок 2 -Диалектическая взаимосвязь системы почва-климат-удобрения-растения
Основные задачи агрохимии на современном этапе - изучение свойств и химического состава различных видов органических и минеральных удобрений и их влияния на круговорот и баланс питательных веществ в земледелии; свойств почв и воспроизводство их плодородия; питания растений и обмен в них органических и минеральных веществ в процессе вегетации; биологической активности почвы и ее биоразнообразие; формирования количества и качества продукции; агроэкологических функций агрохимии в системе почва-растение; экономико-энергетических показателей эффективности использования агрохимических средств (рисунок 3).
Главная задача агрохимии - получение высоких урожаев полноценной по качеству продукции на основе глубоких научных знаний, с наименьшими ресурсными затратами и улучшением природной среды.
Агрохимия изучает сложные процессы взаимосвязи факторов роста и развития растений в конкретных почвенно-климатических условиях. Вскрыв закономерности этих процессов, можно определить пути оптимизации питания растений с помощью макро- и микроудобрений, регулировать обмен веществ в растении в процессе вегетации в целях получения высокого урожая возделываемой культуры и улучшения качества продукции.
Рисунок 3 - Объекты изучения агрохимии
Диалектическую взаимосвязь комплекса этих задач необходимо учитывать при разработке программы исследований, приемов или новых технологий с интенсивным применением удобрений в системе агрономических и лесотехнических мероприятий. За последние годы возрастает значение экономической и экологической оценок эффективности применения удобрений, установлены и достаточно изучены экологические функции агрохимии.
В соответствии с задачами агрохимии выделяют методы исследованийрастений, почв и удобрений (рисунок 4): лабораторные, физиолого-агрохимические и полевые опыты. За последние годы достигнут прогресс в разработке высокопроизводительных и точных физико-химических и физических методов лабораторного анализа, а соответственно и современного лабораторного оборудования.
|
Рисунок 4 - Основные методы агрохимии
Широкое распространение получили такие методы, как фотометрия, хроматография, спектроскопия, атомно-абсорбционная спектрофотометрия, рентгенофлуоресцентный, нейтронно-активационный анализ, масс-спектрометрия и др. Для более точных исследований обмена веществ в растении широко используются методы стабильных и радиоактивных изотопов.
В последние годы стала широко применяется комплексная почвенно-растительная диагностика питания растений и применения удобрений, в которой сочетаются анализ почвы в лаборатории на точных современных приборах для установления оптимальных доз основного удобрения с последующей корректировкой доз удобрений в подкормке в процессе вегетации культуры после анализа растений в поле. Это позволяет оптимизировать питание растений (например, азотом) с помощью удобрений в процессе всей вегетации растений и получать планируемый урожай высококачественной продукции.
Вторая группа методов - физиолого-агрохимические, включающие вегетационные (эксперименты проводятся в специальных сосудах, размещаемых в вегетационных павильонах-домиках, теплицах) и лизиметрические методы (исследования проводятся в больших сосудах - 1x1x1; 1x1x2 м и т.д. - с изолированными по вертикали стенками в условиях, близких к естественным). В практике часто вегетационный и лизиметрический методы применяются в сочетании и дополняют друг друга. К физиолого-агрохимическим методам относятся исследования в фитотронах, где контролируются и регулируются все показатели продукционного процесса растений: корневое питание, водообеспечение, интенсивность и качество света, температурный режим, фотосинтез, газовый обмен и др. Это наиболее точный метод физиолого-биохимических и агрохимических исследований, позволяющий вскрыть процесс обмена веществ по широкой программе исследований с участием всех факторов жизни растений, определить потенциальную продуктивность растений и пути ее реализации для конкретного генотипа, создать динамическую модель продукционного процесса.
Третья группа методов агрохимических исследований - полевые опыты. Полевой опыт с удобрениями - это опыт, проводимый в полевых условиях для определения действия удобрений на урожай сельскохозяйственных культур, его качество, а также на плодородие почвы.
Мелкоделяночные опыты проводятся для более глубоких, чаще поисковых, экспериментов. Они проводятся в условиях близких к естественным и сочетаются с вегетационными и лизиметрическими опытами. В них часто используются меченые атомы, создаются и проверяются модели почв высокого плодородия, испытываются новые виды и формы удобрений, их сочетание с другими химическими средствами или микробиологическими исследованиями и т.д. Опыты с удобрениями проводятся в полевых условиях на делянках площадью не более 10м2.
В краткосрочных полевых опытах действие удобрений на урожай и качество сельскохозяйственных культур изучается не менее трех лет в определенных почвенных условиях. Такие опыты носят в большей степени практический характер, чем мелкоделяночные. Данные этих опытов широко используются для определения потребности в различных видах и формах минеральных удобрений в зональном аспекте или административном (район, область, республика), а также при определении перспективной потребности страны в различных видах и формах удобрений. Результаты этих опытов вводятся в банк данных, а затем с помощью ЭВМ по соответствующей программе выдается необходимая информация.
Мелкоделяночные и краткосрочные полевые опыты широко используются и для совершенствования методов комплексной почвенной и растительной диагностики оптимизации питания растений и применения удобрений.
Стационарный опыт с удобрениями - это полевой опыт с систематическим внесением удобрений, проводимый на одном участке, в севообороте, в звене севооборота или при бессменной культуре. Опыты проводятся в условиях, близких к производственным. Хорошо выдержанные в методическом отношении длительные стационарные опыты с удобрениями или многофакторные представляют большую ценность для развития науки, использования информации для определения перспектив применения удобрений в стране.
Производственные опыты с удобрениями проводятся в производственных условиях для проверки рекомендаций и экономической оценки действия удобрений на урожай и его качество. Схемы их, как правило, краткие и предназначены для испытания и доработки научных рекомендаций в условиях производства, в конкретных почвенно-климатических условиях. Результаты производственных опытов играют большую роль при внедрении и обосновании эффективности одного или комплекса приемов химизации земледелия при подготовке практических рекомендаций.
Целью самостоятельной работы является изучение теоретических основ питания растений и питательных режимов различных типов почв, особенно в лесных экосистемах, и их значение для правильного применения удобрений в лесном хозяйстве; методов химической и биологической мелиорации почв при восстановлении и возобновлении лесов; системы удобрений в лесопитомниках. Эта дисциплина, изучающая взаимодействие растений, почвы и удобрений, позволяет изучить в сумме воздействие всех факторов на произрастающие растения и выявить их влияние на продуктивность.
Изучение её необходимо для разработки систем управления круговоротом и балансом химических элементов в системе почва – растение, правильно обеспечить дифференцированный подход к применению удобрений с учётом обеспеченности почв доступными формами элементов питания, почвенно-климатических факторов, требовательности различных пород к условиям питания; правильно установить дозы удобрений, химических мелиорантов и определить способы их внесения как основного средства повышения продуктивности древесных пород и улучшения их качества и биологического круговорота веществ;
Система удобрений
Система удобрения [1, 2, 3, 11] - это комплекс агрономических и организационных мероприятий (накопление, приготовление и правильное хранение органических удобрений, организация системы машин для транспортировки на поле и внесения удобрений, известкование кислых и гипсование солонцовых почв) по рациональному использованию удобрений с целью повышения урожая, улучшения его качества, воспроизводства плодородия и повышения производительности труда в хозяйстве.
Система удобрения - это плановая организация целого комплекса мероприятий, связанных с применением минеральных и органических удобрений. Этот комплекс можно разделить на две части. Первая часть - это разработка и выполнение организационно-хозяйственных и экономических мероприятий, связанных с производством, заготовкой, закупкой, перевозкой и хранением удобрений. Сюда входит выявление всех ресурсов по производству местных удобрений, их заготовке, правильному хранению, планирование мелиоративных мероприятий для известкования кислых и гипсования солонцовых почв, определение потребности в промышленных минеральных удобрениях, организация их завоза, правильное их хранение и внесение в почву. Важно предусмотреть организацию тукосмешения и внесения удобрения в заданном соотношении питательных элементов с учетом плодородия почвы, требований культуры и условий агротехники. При планировании этих работ максимально учитывается комплексная механизация всех технологических процессов по применению как органических, так и минеральных удобрений.
Основные задачи системы применения удобрений следующие:
- увеличение урожайности сельскохозяйственных культур и получение продукции высокого качества;
- повышение и постепенное выравнивание плодородия полей, а в некоторых случаях - сохранение существующего их плодородия;
- эффективное использование удобрений, повышение темпа интенсификации земледелия и охрана окружающей среды.
Система удобрения включает:
- научно-организационную систему использования удобрений в различных категориях хозяйств;
- систему применения удобрений в севообороте как важнейшее звено агроландшафтной системы земледелия;
- систему удобрения отдельных культур севооборота, составленную из оптимальных доз, форм, сроков и способов внесения удобрений.
Система удобрения в хозяйстве - это комплекс агрономических и организационно-экономических мероприятий по рациональному использованию минеральных и органических удобрений, а также химических мелиорантов (извести, гипса и др.) в целях оптимизации плодородия почвы, повышения продуктивности сельскохозяйственных культур, улучшения качества растениеводческой продукции, а, в конечном счете, повышения производительности труда в сельском хозяйстве. Она является важнейшим условием интенсификации сельскохозяйственного производства. В этот комплекс мероприятий входят:
- наличие складов для правильного хранения минеральных удобрений с механизированной погрузкой, разгрузкой и тукосмешением;
- накопление и правильное хранение органических удобрений;
- организация транспортных средств для перевозки удобрений;
- наличие комплекса машин по внесению минеральных и органических удобрений;
- известкование кислых и гипсование солонцовых почв;
- наличие научно обоснованной системы применения удобрений в севооборотах.
Основными задачами системы удобрения в хозяйстве являются:
- получение высоких и устойчивых урожаев с хорошим качеством продукции;
- повышение плодородия почв;
- реализация экологических функций удобрений в агроценозе;
- реализация экономической эффективности удобрений, производительности труда;
- снижение себестоимости продукции растениеводства;
- обеспечение максимальной прибыли в хозяйстве.
Систему удобрения в процессе ее развития подразделяют на два этапа.
Первый этап включает разработку и выполнение организационно-хозяйственных и экономических мероприятий, связанных с производством, заготовкой, закупкой, перевозкой и хранением удобрений. Сюда входят: выявление всех ресурсов по производству местных удобрений, их заготовке, правильному хранению; выявление мелиоративных мероприятий для известкования кислых и гипсования солонцовых почв; определение потребности в промышленных минеральных удобрениях; организация их завоза, правильное хранение и внесение в почву. При этом важно предусмотреть смешивание и внесение удобрений с заданным соотношением питательных элементов и с учетом плодородия почвы, требований культуры и условий агротехники. При планировании этих мероприятий необходимо максимально предусмотреть комплексную механизацию всех технологических процессов по использованию как органических, так и минеральных удобрений.
Второй этап системы удобрения — это рациональное размещение удобрений по севооборотам и внутри них под различные культуры, а также выбор оптимальных доз, сроков и способов использования удобрений. Эту часть системы удобрения разрабатывают с учетом местных почвенно-климатических условий; экономики хозяйства и наличия удобрительных ресурсов.
В хозяйствах в зависимости от их специализации и удаленности полей севооборотов от животноводческих ферм или промышленно-животноводческих комплексов могут складываться три типа системы удобрения:
- навозно-минеральная, органо-минеральная, или комбинированная, основанная на совместном применении органических (навоз, компосты, торф, зеленое удобрение и др.) и минеральных удобрений;
- минеральная, или безнавозная, при которой применяют одни минеральные удобрения;
- органическая, или навозная, характерная, прежде всего, для некоторых хозяйств промышленно-животноводческого направления и предусматривающая утилизацию бесподстилочного навоза.
Система удобрения в севообороте - часть общей системы удобрения в хозяйстве. В ее основе должно быть наличие освоенных научно обоснованных севооборотов в хозяйстве. При этом важно учитывать специализацию севооборота. Эффективность удобрений в севообороте при правильном чередовании культур - более высокая, чем при монокультуре или нарушении севооборота. Севооборот - важнейшее условие высокой эффективности применяемой системы удобрений. Без научно обоснованной системы удобрения в севообороте нельзя говорить о правильной системе удобрения в хозяйстве.
Система удобрений в севообороте - это не простое суммирование удобрений отдельных культур, а сложное взаимодействие биологических, физиолого-биохимических факторов растений с физическими, физико-химическими и биологическими факторами самой почвы и воздействиями человека на условия роста и развития растений.
Под системой удобрений в севообороте понимается распределение органических и минеральных удобрений, химических мелиорантов и других удобрительных средств по полям севооборота с учетом обеспечения максимального агрономического и экономического эффекта при непрерывном росте плодородия почв и улучшении их агрохимических, агрофизических и биологических свойств. Предусматривают дозы, сроки и способы внесения удобрений под отдельные культуры с учетом планируемого урожая, физиологических особенностей питания культур и их чередования, технологии возделывания, почвенно-климатических и гидрологических условий, свойств удобрений, экономических условий.
Система удобрения в севообороте должна совершенствоваться и корректироваться в зависимости от изменения плодородия почв, имеющихся ресурсов, средств химизации в хозяйстве, внедрения новых высокопродуктивных сортов и технологических приемов, а также требований охраны окружающей среды. Система удобрения в севообороте и отдельных культур находится в неразрывной связи.
Научная система удобрений в севообороте предусматривает постоянный контроль за воспроизводством плодородия почвы, за балансом питательных веществ и гумуса почвы, добиваясь оптимального их содержания с учетом требований культуры и реализации их потенциальной продуктивности.
Система удобрения отдельных культур при их чередовании в севообороте - это план применения органических и минеральных удобрений, химических мелиорантов и других удобрительных средств по полям для обеспечения высокого агроэкономического эффекта на основе систематического роста плодородия почв [5, 6, 9], получения сельскохозяйственной продукции высокого качества и охраны окружающей среды от загрязнения.
Система удобрения отдельных культур в севообороте должна решить две взаимосвязанные задачи: установить наиболее эффективные приемы и технику внесения удобрений, а также их материально-техническое обеспечение; разработать систему удобрения конкретной сельскохозяйственной культуры с учетом комплекса условий с целью реализации потенциальной продуктивности данной культуры и воспроизводства плодородия почвы.
Система удобрения отдельных культур при их чередовании в севообороте предусматривает дозы, формы, сроки и способы внесения удобрений с учетом следующих условий:
- планируемого урожая;
- биологических особенностей питания культуры;
- чередования культур в севообороте и особенностей их агротехники;
- почвенно-климатических условий;
- агрохимической характеристики почв, их естественного плодородия и состояния погоды конкретного года;
- свойств удобрений;
- сочетания органических и минеральных удобрений;
- экономических условий в хозяйстве.
Этот план будет реальным при наличии в хозяйстве необходимого количества и ассортимента минеральных и органических удобрений и химических мелиорантов.
Основная задача комплекса приемов по внесению удобрений - обеспечение оптимальных условий питания растений в течение всей вегетации. При этом важно знать потребность культуры в отдельных элементах питания по фазам роста и возможность размещения их в зоне наибольшего соприкосновения с корневой системой.
Выделяют критический и максимальный периоды поступления того или иного питательного элемента. Установлено, что в отношении фосфора и азота критический период для сельскохозяйственных культур — первые 10—15 дней после появления всходов. Резкий недостаток калия в начальные фазы роста и развития растений также значительно снижает урожай. Максимальный период в питании растений соответствует более поздним фазам их развития. Периодичность питания растений служит основанием дробного внесения удобрений.
В полевых условиях критический период потребности в минеральном питании проявляется ранней весной, когда низкая температура замедляет микробиологическую деятельность почвы.
Потребность растений в питательных веществах характеризуется выносом их с урожаем основной (хозяйственной) и побочной (нетоварной) продукцией. Определение оптимального количества удобрений для получения плановой урожайности основано на данных о выносе питательных элементов с урожаем, использовании результатов растительной, листовой и почвенной диагностик.
Вынос питательных веществ на единицу основной продукции урожая (с учетом побочной) может существенно меняться в зависимости от почвенно-климатических условий, сорта, величины урожая, уровня вносимых удобрений, поливов. Зная вынос питательных веществ с планируемым урожаем, можно рассчитать потребность в удобрениях культур севооборота.
При расчете дозы питательного вещества учитывают поправку на коэффициент использования того или иного элемента питания из почвы. Он показывает долю потребления элемента питания по отношению к общему содержанию подвижной формы этого элемента в пахотном слое на 1 га. Коэффициенты использования подвижных форм питательных веществ могут существенно изменяться в зависимости не только от биологических особенностей культур, но и плодородия почвы, ее кислотности, погодных условий, уровня агротехники.
На расчетную потребность в удобрениях культур севооборота влияет усвоение ими питательных веществ из органических и минеральных удобрений. Коэффициенты использования питательных веществ растениями из удобрений, как правило, более стабильны, чем коэффициенты использования из почвы. Но и они могут заметно изменяться в зависимости от свойств почвы, погодных условий, биологических особенностей культур, форм применяемых удобрений и способа внесения.
При составлении системы применения удобрений в севообороте необходимо учитывать влияние пожнивных и корневых остатков возделываемых культур. Наиболее сильное последействие на питание последующих культур севооборота оказывают корневые и пожнивные остатки бобовых культур.
Важными параметрами, необходимыми для разработки системы удобрения в севообороте, являются:
- планируемые уровни продуктивности севооборота в зависимости от комплекса агротехнических, агроклиматических и других условий;
- оптимальные параметры плодородия основных типов (подтипов) почв;
- показатели баланса питательных веществ, обеспечивающих плановую продуктивность севооборота и расширенное воспроизводство плодородия почв;
- дозы органических удобрений, обеспечивающие бездефицитный баланс гумуса в севообороте;
- нормативные показатели выноса питательных веществ единицей урожая основной продукции с учетом побочной.
При разработке системы удобрения необходимо:
- рассчитать вынос элементов питания планируемым урожаем сельскохозяйственных культур;
- установить по данным выноса питательных элементов планируемым урожаем и интенсивности баланса общую потребность сельскохозяйственных культур севооборота в элементах питания;
- определить общую потребность севооборота в минеральных удобрениях с учетом внесения органических удобрений и поступления биологического азота;
- рассчитать дозы удобрений для получения планируемого урожая отдельно под каждую культуру;
- рассчитать для оптимизации баланса питательных веществ в севообороте поправочные коэффициенты к нормативным дозам азота, фосфора и калия;
- определить дозы минеральных удобрений в севообороте с учетом баланса питательных веществ;
- распределить удобрения в севообороте по способам внесения.
Общее количество удобрений под ту или иную культуру севооборота обычно вносят в один или несколько приемов с использованием различных способов внесения и заделки в почву.
Различают основное (допосевное), припосевное (рядковое, гнездовое) и послепосевное (подкормка) внесение удобрений.
Основное удобрение обеспечивает питание растений на протяжении всей вегетации, особенно в период интенсивного роста и развития растений, а, следовательно, наибольшего потребления питательных элементов. Оно включает большую часть питательных веществ от общей дозы. Основное удобрение можно вносить осенью или весной, вразброс или локально, с глубокой заделкой плугом с предплужником, плугом без предплужника, тяжелой дисковой бороной и другими орудиями.
Сроки внесения основного удобрения и способ заделки его определяют с учетом почвенно-климатических условий зоны, свойств почвы и удобрений и биологических особенностей возделываемых культур.
Основная задача припосевного внесения удобрений заключается в улучшении корневого питания растений в первый период их жизни, когда они еще очень плохо используют питательные элементы почвы. Припосевное внесение удобрений, как правило, небольшими дозами (5…20 кг/га) каждого элемента питания обычно сочетают с посевом или посадкой сельскохозяйственных культур. В качестве припосевного удобрения применяют гранулированный простой и двойной суперфосфат, а также комплексные удобрения (аммофос, диаммофос, нитрофос, нитрофоску, нитроаммофос и нитроаммофоску). При высоких дозах основного удобрения положительное действие припосевного удобрения заметно ослабевает.
Для получения высокого урожая хорошего качества большое значение имеет подкормка, или послепосевное удобрение.
Подкормка дополняет или улучшает действие основного внесения удобрений. Сочетание этих приемов позволяет обеспечить оптимальное питание растений в процессе всей вегетации культуры, т.е. в периоды наибольшего их потребления.
Послепосевное удобрение обычно применяют при:
- подкормке азотными удобрениями озимых зерновых культур и многолетних трав;
- подкормке азотными и калийными удобрениями пропашных культур, возделываемых на песчаных и супесчаных почвах при орошении и в зоне достаточного и избыточного увлажнения;
- планировании высоких годовых доз минеральных удобрений под культуры, наиболее чувствительные к повышенной концентрации солей;
- подкормке плодово-ягодных насаждений и долголетних культурных пастбищ.
Система удобрения на склоновых землях должна обеспечить не только рост урожайности сельскохозяйственных культур и улучшение качества продукции, но и окультуривание почв, повышение их противоэрозионной устойчивости, усиление почвозащитных функций посевов, охрану поверхностного срока от загрязнения биогенными веществами и патогенными микроорганизмами.
На эродированных почвах необходимо дифференцированное применение удобрений с учетом крутизны, протяженности, экспозиции и частей (верхняя, средняя, нижняя) склона. При этом дозы органических и минеральных удобрений по сравнению с дозами, применяемыми на несмытых почвах, увеличивают не менее чем на 20 % на слабосмытых, на 20—50 % на среднесмытых и более чем на 50 % на сильносмытых почвах.
На склоновых землях внесение любых удобрений, включая подкормку, по мерзлой почве осенью, по снегу зимой и ранней весной, нерационально из-за значительного смыва их поверхностным стоком и низкой эффективности. Здесь удобрение следует вносить после оттаивания и сброса избыточной воды из пахотного слоя.
В целом же можно отметить общие основные положения научной системы применения удобрений.
1. Наибольшая эффективность удобрений проявляется на фоне высокой культуры земледелия с применением всего комплекса агротехнических мероприятий и постоянной заботой о повышении плодородия почв. Роль агротехники особенно возрастает при применении высоких доз удобрений, поэтому без высокой культуры земледелия нельзя получить должного эффекта от применяемой системы удобрения. Высокими дозами удобрений нельзя компенсировать нарушения других звеньев научного земледелия.
2. Все культурные растения в процессе вегетации должны получать оптимальное количество и соотношение питательных элементов, что достигается внесением удобрений и мобилизацией питательных элементов почвы. Это объясняется тем, что молодые растения имеют слаборазвитую корневую систему и весьма чувствительны к недостатку питательных веществ, особенно фосфору, что в дальнейшем отрицательно сказывается на росте, развитии растений и формировании урожая.
В молодом возрасте они чувствительны и к повышенной концентрации солей, что важно учитывать при применении удобрений. Во второй период вегетации с развитием корневой системы и вегетативной массы повышенная потребность растений в питательных веществах удовлетворяется за счет, как минеральных удобрений, так и мобилизации плодородия почвы.
3. Важным условием правильного применения удобрений является послойное размещение их в почве в зоне наибольшего развития корневой системы. Это объясняется тем, что в разные периоды жизни растения потребляют неодинаковое количество питательных веществ и нуждаются в разной концентрации почвенного раствора. Кроме того, фосфор суперфосфата, например, внесенный в почву, обычно слабо продвигается по профилю почвы и закрепляется в местах его внесения. Возникает необходимость вносить удобрения в разные сроки и слои почвы: под вспашку (основное внесение), при посеве (припосевное) и во время вегетации (подкормки). Все эти приемы внесения удобрений имеют большое значение при разработке системы удобрения той или иной культуры с учетом получения запланированного урожая и качества продукции. Сочетание этих приемов позволяет создать условия питания сельскохозяйственных культур в соответствии с их биологическими требованиями.
4. Поскольку в каждом хозяйстве имеется несколько севооборотов, важно правильно распределить удобрения с учетом их специализации. В первую очередь удобрениями обеспечиваются овощные севообороты, которые требуют повышенного количества питательных веществ для формирования высокого урожая. Эти культуры хорошо окупают внесенные удобрения. Резко возрастает потребность в удобрениях полевых севооборотов, насыщенных пропашными, особенно техническими культурами (сахарная свекла, хлопчатник, конопля, лен и др.). В высоких дозах удобрений нуждаются кормовые севообороты, насыщенные кукурузой, кормовыми корнеплодами и т.д. Не последнюю роль при распределении удобрений по различным севооборотам играет удельный вес экономически выгодной культуры. Такие высокоценные культуры хорошо оплачивают единицу внесенного удобрения.
Органические и минеральные удобрения при длительном их применении примерно одинаково эффективны, за исключением отдельных условий (легкие почвы, культуры, чувствительные к повышенной концентрации солей, негативное влияние балластных элементов в минеральных удобрениях, физиологическая их кислотность и т.д.). При равных же прочих условиях по суммарному количеству биогенных элементов органические и минеральные удобрения равноценны.
Учитывая это обстоятельство, а также экономические показатели, органические удобрения лучше вносить в севообороты, насыщенные высокопродуктивными кормовыми культурами, а минеральные удобрения - в полевые севообороты, особенно насыщенные зерновыми культурами и размещенные на массивах, более удаленных от животноводческих ферм. Важно учитывать также удобренность полей в предшествующие годы, особенно возможное систематическое внесение различных видов органических удобрений, что может существенно изменить баланс гумуса в почве.
Систематическое внесение фосфорных удобрений приводит к накоплению подвижных фосфатов в почве и резкому повышению эффективности азотных удобрений. При недостатке азота, вследствие нарушения соотношения питательных элементов, последействие фосфорных удобрений заметно падает.
Обязательное условие системы удобрения — ее экономическая эффективность. Система удобрения рассчитана на планомерное применение удобрений на каждом поле в течение длительного периода времени.
ВИДЫ УДОБРЕНИЙ, ИХ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И СВОЙСТВА
Роль удобрений в фитоценозе многофункциональна. Они являются источником питательных веществ для растений; усиливают мобилизацию элементов питания в почве; повышают энергию жизненных процессов и изменяют свойства почвы; выполняют многие экологические функции [7, 14].
В настоящее время в мировом земледелии применяется широкий ассортимент различных видов и форм удобрений. По химическому составу все удобрения делятся на органические (навоз, навозная жижа, птичий помёт, торф, различные виды компостов, солома на удобрение, сидераты) и минеральные (азотные, фосфорные, калийные, комплексные и микроудобрения).
В зависимости от происхождения и места получения на местные (костная мука, древесная зола, известняки, доломиты и др., гипсосодержащие, сапропель), промышленные и нетрадиционные отходы различных отраслей промышленности и коммунального хозяйства (фосфатшлаки, фосфогипс, сланцевая зола, дефекат, осадки сточных вод).
По характеру воздействия на почву и рост растений удобрения делятся на прямые и косвенные. Внесение прямых удобрений способствует улучшению питания растений в отношении азота, фосфора, калия и других элементов. Это азотные, фосфорные, калийные и другие удобрения. Косвенные - известь, гипс и другие удобрения, улучшающие свойства почв.
Минеральные удобрения делятся на простые, или односторонние, если содержат один питательный элемент (азот, фосфор или калий), и комплексные, или многосторонние, если удобрение содержит два и более основных элемента питания. Их подразделяют также на макро- и микроудобрения. Макроудобрения содержат макроэлементы (N, Р, К, Са, Mg, S), которые входят в состав растений и потребляются ими в значительных количествах (от сотых долей до нескольких процентов от веса сухой массы). Микроудобрения содержат микроэлементы, которые имеются в растениях и потребляются ими в микро- и ультрамикроколичествах (от тысячных долей процента до 10-6-10-12 процента на сухой вес растений).
ОРГАНИЧЕСКИЕ УДОБРЕНИЯ
Воспроизводство плодородия почв, создание положительного или бездефицитного баланса питательных веществ для растений и гумуса в почве - важнейшие задачи в условиях интенсивного земледелия. Эти задачи можно успешно решать при систематическом научно-обоснованном применении органических и минеральных удобрений в севообороте. Поэтому значение органических удобрений в отечественном земледелии никогда не снизится даже при полном удовлетворении сельского хозяйства минеральными удобрениями. Добиться расширенного воспроизводства плодородия почв и систематического роста продуктивности земледелия можно при использовании органических удобрений: навоза, различных видов компостов, птичьего помета, зеленого удобрения, излишков соломы и др. Мировой опыт земледелия показывает, что чем выше культура земледелия, тем больше уделяется внимания накоплению, правильному хранению и использованию органических удобрений.
Навоз – основное органическое удобрение. Он оказывает комплексное многостороннее воздействие на почву. Это источник азота, зольных макроэлементов (P, K, S, Ca, Mg, Fe) и микроэлементов (B, Mo, Mn и др.) Навоз пополняет запас подвижных питательных элементов в почве, улучшает круговорот макро- и микроэлементов в системе почва-растение. Кроме того, при внесении навоза улучшаются физико-химические свойства почвы, водный и воздушный режимы, снижается вредное действие почвенной кислотности на рост растений и жизнедеятельность микроорганизмов, растения обеспечиваются углекислотой. 20-30т навоза содержат 1т зольных веществ, 0,5 т Ca и Mg.
Навоз бывает подстилочный и бесподстилочный. Составные части свежего подстилочного навоза - в основном твердые и жидкие экскременты животных и подстилка. В экскременты поступает примерно 40-50% органического вещества, столько же азота и 60-70% фосфора и калия от исходного содержания их в корме. В качестве подстилки используется солома ржаная (2-6 кг на голову/сутки), торф верховой (6 кг) и низинный (20 кг). Выход на 1 корову – 10-12 т навоза. Химический состав и удобрительная ценность навоза зависят от вида животных, кормов, вида и количества подстилки, способа хранения и т.д.
Питательные вещества в навозе в легкоусвояемой форме находятся в небольшом количестве, более доступны они становятся после его разложения.
Выделяют четыре стадии разложения навоза:
- свежий слаборазложившийся навоз - солома незначительно изменяет цвет и прочность;
- полуперепревший навоз – солома тёмно-коричневая, теряет прочность и разрывается, навоз теряет 10-30% массы и такое же количество сухого органического вещества;
- перепревший навоз – однородная масса, навоз теряет 50 % массы и сухого органического вещества;
- перегной – рыхлая тёмная масса, навоз теряет 75 % массы и сухого органического вещества.
Лучшим считается полуперепревший навоз.
Бесподстилочный навоз – жидкий навоз, накапливается на животноводческих промышленных комплексах. Это смесь экскрементов животных с водой, включающая иногда и потери корма. В жидком навозе 50-70 % азота находится в растворимой форме, которая хорошо усваивается растениями в 1 год. Остальная часть – органически связанный (белковый) азот, по мере минерализации превращается в доступную для растений форму. Фосфор находится в органически связанной форме, но легко доступен растениям. Калий – в растворимой форме, легко усваивается растениями.
Жидкий навоз, получаемый на крупных животноводческих комплексах промышленного типа, перед использованием подлежит обеззараживанию
Навозная жижа – ценное быстродействующее азотно-калийное удобрение. В зависимости от вида животных и времени хранения содержит от 0,02 до 0,8 % азота и от 0,05 до 1 % калия. Азотистые соединения представлены мочевиной, мочевой и гипуровой кислотами.
Компостирование – один из приёмов накопления местных органических удобрений. Обычно компост состоит из двух компонентов, неодинаковых по устойчивости к разложению микроорганизмами. Один из них (торф, земля) выступает в роли поглотителя влаги, аммиака и без компостирования слабо разлагается, другой (навоз, фекалии и т.п.) обогащён микрофлорой и содержит значительное количество легко разлагающихся азотсодержащих органических соединений.
Компост можно считать готовым, когда вся его масса становится однородной и рассыпчатой. Обычно готовят торфонавозные компосты в соотношении торф: навоз как 1:1; торфожижевые и торфофекалиевые - в соотношении торф:жижа или торф:фекалий как 1:0,5 или 1:1, земляные – 1:1. При компостировании можно добавлять фосфоритную муку 1,5-2 % от массы компонента. Компосты из городского мусора – компостируют при высоких температурах, предварительно очищая от железа и стекла. Содержат 0,6-0,7 % азота, 0,6-0,8 %калия и 0,5-06 % фосфора на сухое вещество. Наиболее целесообразно внесение компостов осенью под зяблевую вспашку или весной под перепашку зяби.
Птичий помёт по удобрительным качествам превосходит навоз, концентрированное удобрение. Содержит 1,5-2,5 % азота, 1-2 % фосфора и 1 % калия, 0,3 % железа и микроэлементы Mn, Zn, Co, Cu. Для уменьшения потерь азота его компостируют с торфом, соломой, опилками.
Зеленым удобрением называют зеленую массу бобовых растений, запахиваемую в почву в целях обогащения ее азотом и органическим веществом. Этот прием называют также сидерацией, а растения, возделываемые на зеленое удобрение, — сидератами. С зелёным удобрением в почву вносят до 35—40 т/га органической массы (не считая корней), содержащей 100-200 кг азота. Коэффициент использования азота зеленого удобрения (в первый год действия) вдвое выше, чем навоза, при этом его потери исключены. В качестве сидератов преимущественно возделывают бобовые растения (люпин, сераделла, донник, озимая вика, астрагал, чина эспарцет и др.).
Зеленое удобрение - незаменимое средство повышения плодородия малоокультуренных почв, особенно в районах, где ощущается недостаток навоза или затруднена его перевозка. Зеленые удобрения снижают засоренность полей, выполняя фитосанитарную роль, повышают продуктивность севооборота и качество получаемой продукции.
Солома - важный источник органического удобрения. Она содержит в среднем 0,5 % азота, 0,25 % — фосфора и 0,8 % калия. В сочетании с соответствующим минеральным удобрением, жидким навозом или с используемыми в качестве сидератов бобовыми культурами солома по действию на содержание гумуса в почве часто не уступает эквивалентному количеству навоза
Существует несколько способов применения соломы на удобрение. Прежде всего, измельченную и разбросанную по полю солому запахивают осенью при подъеме зяби или весной в районах достаточного увлажнения. Этот прием целесообразно сочетать с зеленым удобрением. В ряде случаев, особенно на почвах тяжёлого гранулометрического состава и во влажных районах, разбросанную по полю солому не запахивают, а разделывают поверхностно лущильником, дисковой бороной или фрезой. Запахивать солому необходимо в первую очередь на полях, удаленных от ферм, куда навоз вывозить экономически невыгодно.
Солому применяют также в качестве мульчи в борьбе с водной эрозией и дефляцией почв. Все это свидетельствует о необходимости широкого использования на удобрение излишков соломы в качестве важного источника гумуса почвы как фактора её плодородия.
АЗОТНЫЕ УДОБРЕНИЯ
В настоящее время в мире выпускаются азотные удобрения, содержащие азот в следующих формах: 1) аммиачная и нитратная (NH4N03); 2) аммиачная ((NH4)2S04, NH4C1); З) нитратная (NaN03, Ca(N03)2, KNO3); 4) амидная (CO(NH2)2.