С использованием экономико-математических методов и ЭВМ

 

Система применения удобрений в севообороте – это план применения органических и минеральных удобрений, в котором предусматриваются их виды, дозы, сроки внесения и способы заделки под отдельные сельскохозяйственные культуры в зависимости от почвенно-климатических и других условий.

До 1977 г. планы применения удобрений под сельскохозяйственные культуры агрономы хозяйств Беларуси рассчитывали вручную, используя для определения доз удобрений специальные таблицы, разработанные Т. Н. Ку-лаковской. Достижения агрохимической и почвенной науки позволили перейти на компьютерное составление планов применения удобрений. С 1977 г., представляя в Республиканский вычислительный центр исходные данные, все хозяйства стали получать планы применения удобрений, разработанные на ЭВМ. Это позволило перейти к дифференцированному распределению удобрений по полям, что способствовало повышению эффективности их использования, а также целенаправленному регулированию почвенного плодородия. В настоящее время методика и компьютерные программы для расчета системы удобрения усовершенствованы с учетом новых агрохимических разработок в области плодородия почв, питания растений, технологий возделывания сельскохозяйственных культур.

Компьютерные программы разработаны для персональных ЭВМ. Хозяйства и фермеры могут заказать разработку плана применения удобрений в областных проектно-изыскательских станциях по химизации сельского хозяйства или, используя программу, составлять его самостоятельно на ПЭВМ.

Для разработки системы удобрения сельскохозяйственных культур на ПЭВМ используются новейшие данные полевых опытов с удобрениями на различных почвах в основных почвенно-климатических зонах, а также данные агрохимического обследования почв (содержание подвижных форм макро- и микроэлементов, органического вещества, реакция почвы).

Для расчета системы удобрения сельскохозяйственных культур на ПЭВМ используются следующие входные документы: Размещение посевов и планируемая урожайность сельскохозяйственных культур; Количество и ассортимент минеральных удобрений (табл. 14.5, 14.6).

В форме "Размещение посевов..." указываются данные по полям и входящим в них элементарным участкам (площадь и номера) и возделываемым на них сельскохозяйственным культурам с указанием планируемой урожайности, сведения о предшественнике и внесении органических удобрений под предшественник и удобряемую культуру. Агрохимические свойства почв удобряемых участков (рН в КС1, содержание Р₂О₅, К₂О, гумуса, меди, бора, цинка) берутся из банка данных.

Разрабатываемый на ПЭВМ план применения удобрений включает: потребность в минеральных удобрениях на планируемый урожай; корректировку ее с учетом ресурсов удобрений в хозяйстве; распределение физических объемов минеральных удобрений в зависимости от форм; потребность в микроудобрениях.

Дозы азотных, фосфорных, калийных удобрений рассчитываются балансовым методом с использованием коэффициентов возмещения выноса. Коэффициент возмещения выноса питательных элементов урожаем (К_в) определяется как отношение оптимальной дозы удобрения (Д_опт) по результатам полевых опытов (кг/га д.в.) к выносу питательных элементов урожаем (В_опт) в оптимальном варианте (К = Д_опт : В_опт). Аналогичные коэффициенты применяются в странах Западной Европы (Германия, Польша). Величина коэффициентов возмещения зависит от типа и гранулометрического состава почв, запасов в них фосфора и калия, биологических особенностей культур. В память ЭВМ введены коэффициенты возмещения для 108 сель скохозяйственных культур. Отдельные из них приведены в табл.14.7, 14.8.

 

 

14.6. Количество и ассортимент минеральных макро- и микроудобрений,

подлежащих распределению

Хозяйство ____________ Район ______________

Область ______________ Код хозяйства ______________

 

Виды и формы удобрений	Код удобрения	Количество
кг д. в.	Физический вес, кг
Азотные (наличие, всего)			х
Формы:
Фосфорные (наличие, всего)			х
Формы:
Калийные (наличие, всего)			х
Формы:
Микроудобрения (наличие, всего)

 

Дозы азотных удобрений (Д_N) рассчитываются по формуле:

где B_N – нормативный вынос элемента с урожаем (10 ц основной и соответствующее количество побочной продукции), кг; У – планируемая урожайность, ц/га; К_в – коэффициент возмещения выноса азота, %; Н_о – доза органических удобрений, внесенная под возделываемую культуру, т/га; Т_о – количество азота, используемое растениями из 1 т органических удобрений в год их внесения, кг; H₁ – доза органических удобрений, внесенная под предшествующую культуру, т/га; T₁ – количество азота, используемое растениями из 1 т органических удобрений на второй год после внесения, кг; К – поправка, учитывающая предшествующую культуру (если предшественником были многолетние и однолетние бобовые травы К_х = 20 кг/га, бобово-злаковые травосмеси и зернобобовые – К_х = 10 кг/га).

Формула для расчета доз фосфорных удобрений :

где К_рН – коэффициент корректировки дозы в зависимости от кислотности почв (при рН менее 5 К_рН = 1,2, рН 5,1–5,5 К_рН = 1,1).

Формула для расчета доз калийных удобрений :

где К_рН – коэффициент корректировки доз в зависимости от кислотности почв. Применяется при расчете доз под лен, картофель, люпин (при рН 5,6 – 6 К_рН = 1,1, при рН 6,1 – 7 К_рН = 1,2); К_рад – коэффициент корректировки доз в зависимости от уровня радиационного загрязнения почв цезием-137 и стронцием-90. На минеральных почвах с содержанием К₂О менее 200 мг/кг, на торфяно-болотных – менее 600 мг/кг с плотностью загрязнения цезием-137 более 5 Ки/км², стронцием-90 – более 0,3 Ки/км² К_рад =1,5.

Коэффициенты возмещения выноса азота рассчитаны с учетом влияния азотных удобрений на урожай и качество продукции. Поскольку зависимость между уровнем удобрений и урожайностью носит нелинейный характер, при расчете доз выделяется зона оптимума азота, обеспечивающая высокие урожаи при хорошем качестве продукции. С учетом этого введены экологические ограничения доз азотных удобрений (табл. 14.9). Оптимальные дозы азота при сбалансированном внесении фосфорных и калийных удобрений обеспечивают урожайность зерновых культур 60–80 ц/га, картофеля – 350–400, кормовых корнеплодов – 800–1000, капусты – 800, свеклы столовой и моркови – 600, томатов, огурцов, лука и зеленных – 350 ц/га. Более высокий уровень урожайности должен быть получен не увеличением доз азотных удобрений, а за счет повышения почвенного плодородия, комплексного применения удобрений, средств защиты растений и регуляторов роста, совершенствования агротехнических приемов, улучшения сортов и т.д.

 

14.9. Предельно допустимые дозы азотных удобрений под сельскохозяйственные культуры

 

Культура	Органические удобрения, т/га (фон)	Максимально допустимая годовая доза азота, кг/га д.в.
Озимые зерновые	20–30
Яровые зерновые	–
Картофель	60–70
Сахарная свекла	70–80
Кормовая свекла	75–100
Кукуруза (зеленая масса)	60-70
Многолетние злаковые травы (сено)	–
Капуста
Свекла столовая
Морковь	–
Томаты
Огурцы
Лук-репка
Зеленные

 

Для регулирования содержания элементов питания в почвах и более эффективного использования фосфорных и калийных удобрений при разработке системы удобрения культур на ПЭВМ используются теоретические принципы оптимизации фосфатного и калийного режимов почв, разработанные И. М. Богдевичем (1992).

На почвах с содержанием Р₂О₅ и К₂О 200–300 мг/кг дозы фосфорных и калийных удобрений рассчитываются таким образом, чтобы компенсировать вынос этих элементов с урожаем, при более высоких запасах фосфора и калия (300–400 мг/кг почвы) – чтобы обеспечить питание растений легкодоступными фосфором и калием в начальный период развития (10–30 кг/га Р₂О₅ или К₂О). При содержании в почве фосфора и калия более 400 мг/кг применение фосфорных и калийных удобрений не предусматривается. На бедных почвах (менее 200 мг/кг) дозы фосфора и калия должны обеспечивать планируемый урожай сель­скохозяйственных культур и повышение содержания этих элементов на 10-40 мг/кг почвы за ротацию пятипольного севооборота.

Опыты с озимыми зерновыми культурами показывают, что на почвах с невысоким уровнем плодородия эффективно предпосевное внесение азотных удобрений. Поэтому на ЭВМ отдельно рассчитываются дозы для осеннего внесения азота (30 % от общей). Его используют в следующих случаях: при возделывании озимых зерновых на дерново-подзолистых суглинистых почвах с содержанием гумуса менее 2 %, супесчаных и песчаных – менее 1,8 %; при размещении после небобовых предшественников; если действие или последействие органических удобрений (под предшественник или озимую культуру). Несоответствие любому из перечисленных пунктов исключает необходимость осеннего внесения азота под озимые зерновые культуры.

Агроном хозяйства может уточнять дозу азота для осеннего внесения по данным почвенной диагностики, весеннего – по данным растительной.

Расчетные дозы удобрений под сельскохозяйственные культуры корректируются с учетом имеющихся в хозяйстве видов и форм удобрений. Дозы фосфорных и калийных удобрений корректируются исходя из приоритетности слабообеспеченных почв, азотных – в соответствии с общим коэффициентом обеспеченности. При распределении конкретных форм и видов минеральных удобрений учитываются особенности почвенных условий и культур. Алгоритм распределения предусматривает подбор наиболее эффективной формы каждого вида удобрения под удобряемую культуру по основным срокам внесения. Разработан специальный справочник приоритетных форм минеральных удобрений для 12 основных групп сельскохозяйственных культур: озимые зерновые, озимые крестоцветные; яровые зерновые, яровые зерновые с подсевом трав, кукуруза; лен, конопля, зернобобовые, бобово-злаковые смеси на зеленую массу; гречиха; картофель; сахарная и кормовая свекла, турнепс, куузику, семенники крестоцветных; овощи открытого грунта; многолетние злаковые травы (семена, сено), сенокосы; однолетние и многолетние бобовые травы, галега восточная, донник; однолетние злаковые травы; пастбища; сады, ягодники. Например, для озимых зерновых культур лучшими формами удобрений для основного внесения являются аммофос, аммофосфат, ЖКУ, суперфосфат, суперфос, для первой ранне-весенней подкормки – КАС, КАС с медью, селитра аммонийная, карбамид, сульфат аммония, для второй подкормки в период начала трубкования – КАС с медью, селитра аммонийная, карбамид, КАС.

Система удобрения сельскохозяйственных культур, рассчитанная на ЭВМ, содержит рекомендации по применению медных, борных, цинковых и молибденовых микроудобрений. Способы внесения микроудобрений – за делка под вспашку или культивацию и некорневые подкормки (молибденовые микроудобрения только в некорневую подкормку). Дозы микроудобрений для почвенного внесения рассчитываются, если по содержанию микроэлемента почва относится к первой группе обеспеченности (табл. 9.3). На почвах второй группы обеспеченности проводятся некорневые подкормки, при высоком и избыточном содержании микроэлементов в почвах (III, IV группы) микроэлементы не вносятся.

Внесение борных удобрений предусматривается на дерново-подзолистых, дерново-глеевых и торфяных почвах под лен, сахарную свеклу, кормовые корнеплоды, зернобобовые, картофель, крестоцветные, семенные посевы многолетних бобовых трав; медьсодержащих удобрений – на дерново-подзолистых и торфяных почвах под озимые и яровые зерновые, картофель, многолетние злаковые травы; цинковых удобрений – на дерново-подзолистых почвах под кукурузу, лен, многолетние бобовые и злаковые травы; молибденовых – на дерново-подзолистых почвах на семенных посевах многолетних бобовых трав. Дозы и сроки внесения микроудобрений для этих культур приведены в табл. 9.5, 9.6, 9.7. При расчете конкретной дозы учитывается потребление растениями микроэлементов из органических удобрений.

В расчетах, сделанных для хозяйства, указываются дозы органических удобрений, планируемые для внесения под предшественник, а также оптимальные дозы минеральных макро- и микроудобрений в основное внесение и в подкормки (табл. 14.10).

Общее количество удобрений по полям и есть потребность хозяйства в минеральных удобрениях. В выходном документе расчетные дозы минеральных удобрений корректируются с учетом имеющихся в хозяйствах видов и форм удобрений. Дозы микроудобрений для внесения в почву приводятся в кг/га д.в., для некорневой подкормки – в граммах д.в. на 1 кг.

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. С учетом каких факторов рассчитываются дозы минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры на ЭВМ?

2. Как определяются коэффициенты возмещения выноса элементов питания? Как они изменяются в зависимости от уровня планируемой урожайности и содержания в почвах фосфора и калия?

3. Каким образом распределяются минеральные удобрения по культурам и полям по ассортименту?

4. Назовите основные принципы определения потребности сельскохозяйственных культур в микроэлементах.