Баланс элементов питания
28.07.2015
Создавшаяся в последние десятилетия ситуация с землепользованием негативно отразилась на плодородии почв, которыми Украина все еще гордится. Составление системы удобрения культур, пренебрегающее одним из основных законов агрохимии – законом возвращения элементов, вынесенных урожаем – привело к нарушению баланса элементов питания в земледелии, истощению почв, снижению их плодородия и, в результате, урожайности сельскохозяйственных культур. Перекос в сторону азота и практический отказ от органических удобрений – это реалии многих хозяйств, тем более в кризисное время.
Согласно данным ГУ «Институт охраны почв Украины», статистическая цифра внесения NPK удобрений в Украине в последние пять лет составляет 75 кг/га пахотных почв, тогда как в лучшие годы в последнюю пятилетку перед распадом бывшего СССР, цифра составляла 148 кг/га. Тогда как в соседней Белоруссии нормы внесения составляют 200-250 кг/га, а в Европейских странах – до 350-400 кг/га NPK и более. Можно говорить о природном плодородии наших почв, но нельзя забывать, что для ведения сельскохозяйственного производства не на время аренды, а на многие десятилетия, нужно сохранить плодородие. А для этого, несмотря на возможности почвы обеспечивать растения, нужно постараться максимально вернуть в нее вынесенные с урожаем и вывезенные за пределы поля (хозяйства) элементы.
Однобокость отечественного производства удобрений отражается и на соотношении элементов во вносимых удобрениях: в 2014 году по данным ГУ «Институт охраны почв Украины» соотношение N:Р2О5:К2О составило 1:0,25:0,19, тогда как научно обоснованное соотношение составляет 1:0,8:0,7. И баланс элементов питания также негативный. Безусловно, это очень обобщенные данные, поскольку есть хозяйства, где применяется правильная система удобрения и баланс бездефицитный или даже положительный, тогда как большие по размерам площади могут занимать поля, где удобрения либо вовсе не вносятся, либо вносятся в недостаточном количестве. Но все же такие данные дают возможность оценить уровень применения удобрений для страны в целом, и сравнить с другими странами.
Для оценки правильности составления плана применения удобрений в хозяйстве, используют метод подсчета баланса элементов питания. Он может быть рассчитан для поля, севооборота и для всего хозяйства. Составление баланса помогает аграрию оценить вынос элементов и почвы и их поступление из разных источников. В результате, появляется возможность сделать вывод, в каком направлении движется его хозяйствование: в сторону истощения почвы, или в сторону если не повышения, то хотя бы поддержки ее плодородия. Если потери элементов питания в результате выноса с урожаем не компенсируются удобрениями, то происходит постепенное истощение почвы и снижение урожайности.
Изучать баланс необходимо в динамике, чтоб сделать правильные выводы о состоянии использования удобрений в хозяйстве и направления изменений почвенного плодородия. Расчет баланса полезен не только для научных учреждений, но, даже в первую очередь, для каждого агрария. Методика достаточно проста и общедоступна. Безусловно, она имеет недостатки, обобщения, но все равно результаты подсчета будут полезны.
Постараемся в простой форме изложить алгоритм подсчета баланса элементов питания в земледелии. Любой баланс состоит из двух основных частей: приходная часть и расходная часть. В нашем случае в приходную часть включаются все источники пополнения элементов питания в почве, в расходную – вынос урожаем и непродуктивные потери. Далее приводится расчет баланса согласно рекомендациям кафедры агрохимии НУБиП Украины.
Приходная часть баланса
В приходную часть включается пополнение элементов питания в почве за счет внесения органических и минеральных удобрений, с атмосферными осадками, с семенами и для азота – в результате биологической фиксации.
1) Пополнение элементов питания с органическими удобрениями
К сожалению, сегодня эта статья очень редко фигурирует в приходной части баланса. Согласно данным ГУ «Институт охраны почв Украины», сегодня в среднем по Украине вносится 0,5 т/га органических удобрений, тогда как в конце 1980-х в начале 1990-х вносили 8,7 т/га. Поголовье КРС соответственно снизилось с 21 млн. голов до 1,3 млн. Хотя, по данным того же учреждения, в последние годы увеличились площади, где используют сидерацию, а также значительно возросли поля, где оставляют на поле солому после сбора зерновых культур.
Для точных расчетов можно провести анализ органических удобрений, вносимых в хозяйстве, на содержание элементов питания. Однако, органические удобрения характеризуются очень непостоянным составом, и для правильности выводом необходимо проводить анализ каждый раз перед расчетами. Это достаточно затратно, да и нет в этом большой необходимости. Для приблизительных расчетов привнесения элементов питания с подстилочным навозом, можно использовать следующие данные: 1 т подстилочного перепрелого навоза с влажностью 75% содержит 5 кг азота, 2,5 кг Р2О5 и 6 кг К2О (например, при внесении 30 т/га навоза будет внесено 150 кг азота, 75 кг фосфора и 180 кг калия).
Часто используют другие органические удобрения. Тогда можно воспользоваться приблизительными коэффициентами пересчета на подстилочный навоз.
Коэффициенты пересчета органических удобрений на подстилочный навоз
|
Вид органического удобрения |
Коэффициент пересчета |
| Подстилочный навоз (влажность до 77%) |
1,0 |
| Твердая фаза безподстилочного навоза |
1,0 |
| Безподстилочный полужидкий навоз (влажность 90-93%) |
0,5 |
| Жидкий навоз (влажность 93-97%) |
0,25 |
| Навозная жижа (влажность не более 97%) |
0,1 |
| Торфо-жижевый компост |
1,2 |
| Торфо-пометный компост |
1,3 |
| Подстилочный птичий помет (влажность до 65%) |
1,2 |
| Птичий помет полужидкий (влажность 80-90%) |
0,65 |
| Солома (с добавлением 8-12 кг/га азоту) |
3,4 |
| Сапропель (влажность 60%) |
0,25 |
| Сидеральные удобрения |
0,25 |
Приведенные коэффициенты могут дать возможность сделать приблизительный расчет поступления элементов питания с органическими удобрениями. Безусловно, соотношение в них NPK может сильно отличаться от навоза, в этом недостаток этого метода, но для расчета это вполне приемлемо.
Если на поле остается нетоварная часть урожая (солома, стебли кукурузы и др.), то для более точных расчетов можно подсчитать, сколько органического удобрения осталось на поле (по соотношению товарная/нетоварная часть урожая) и перемножить на содержание в нем элементов питания. Для этого можно воспользоваться таблицей.
Среднее содержание элементов питания в растениях (% на сухое вещество, а для корнеплодов, овощей и зеленую массу растений – в % влажного веса)
|
Культура |
Часть растения |
N |
P2O5 |
K2O |
CaO |
MgO |
| Озимая пшеница | Зерно |
2-2.5 |
0.85-1.0 |
0.5-0.8 |
0.07 |
0.15 |
| Солома |
0.50 |
0.20 |
0.9-1.0 |
0.28 |
0.11 |
|
| Яровая пшеница | Зерно |
2-3 |
0.85 |
0.6-0.9 |
0.05 |
0.22 |
| Солома |
0.60 |
0.20 |
0.75-1.0 |
0.26 |
0.09 |
|
| Кукуруза | Зерно |
0.8-2.0 |
0.57 |
0.37 |
0.03 |
0.19 |
| Рожь | Зерно |
1.60 |
0.85 |
0.60 |
0.09 |
0.12 |
| Солома |
0.45 |
0.26 |
1.0 |
0.29 |
0.09 |
|
| Яровой ячмень | Зерно |
1.90 |
0.85 |
0.55 |
0.10 |
0.46 |
| Солома |
0.50 |
0.20 |
1.0 |
0.33 |
0.09 |
|
| Овес | Зерно |
2.10 |
0.85 |
0.50 |
0.16 |
0.17 |
| Солома |
0.65 |
0.35 |
1.60 |
0.38 |
0.12 |
|
| Рис | Зерно |
1.20 |
0.81 |
0.31 |
0.07 |
0.18 |
| Просо | Зерно |
1.85 |
0.85 |
0.50 |
0.10 |
– |
| Солома |
– |
0.18 |
1.59 |
0.13 |
0.05 |
|
| Гречка | Зерно |
1.80 |
0.57 |
0.27 |
0.05 |
0.15 |
| Солома |
0.80 |
0.61 |
2.42 |
0.95 |
0.19 |
|
| Горох | Зерно |
4.50 |
1.00 |
1.25 |
0.09 |
0.13 |
| Солома |
1.40 |
0.35 |
0.50 |
1.82 |
0.27 |
|
| Зеленая масса |
0.65 |
0.15 |
– |
0.35 |
0.14 |
|
| Люпин | Зерно |
4.80 |
1.42 |
1.14 |
0.28 |
0.45 |
| Солома |
1.00 |
0.25 |
1.77 |
0.97 |
0.34 |
|
| Зеленая масса |
0.55 |
0.11 |
0.30 |
0.16 |
0.06 |
|
| Соя | Зерно |
5.80 |
1.04 |
1.26 |
0.17 |
0.25 |
| Солома |
1.20 |
0.36 |
0.50 |
1.46 |
0.50 |
|
| Подсолнечник | Зерна |
2.61 |
1.39 |
0.96 |
0.20 |
0.51 |
| Все растение |
– |
0.76 |
– |
1.53 |
0.68 |
|
| Сахарная свекла | Корнеплоды |
0.24 |
0.08 |
0.25 |
0.06 |
0.05 |
| Ботва |
0.35 |
0.10 |
0.50 |
0.17 |
0.11 |
|
| Столовая свекла | Корнеплоды |
0.19 |
0.07 |
0.42 |
0.03 |
0.04 |
| Ботва |
0.30 |
0.08 |
0.25 |
0.16 |
0.14 |
|
| Картофель | Клубни |
0.32 |
0.14 |
0.60 |
0.03 |
0.06 |
| Ботва |
0.30 |
0.16 |
0.85 |
0.80 |
0.21 |
|
| Морковь | Корнеплоды |
0.18 |
0.11 |
0.40 |
0.07 |
0.05 |
| Ботва |
0.34 |
0.08 |
0.60 |
0.50 |
0.15 |
|
| Капуста белокачанная | Головки |
0.93 |
0.09-0.12 |
0.27-0.40 |
0.07 |
0.03 |
2) Поступление с минеральными удобрениями
Используют данные про нормы внесенных минеральных удобрений (по действующему веществу азота, фосфора и калия).
3) Поступление с семенами
Расчеты актуальны только для культур, у которых высока норма высева (посадки). Хотя, даже в этом случае поступление элементов питания с семенами невелико и намного ниже других статей приходной части баланса.
Для расчета нужно знать два показателя: норма посева и содержание элементов питания в семенах. Например, если было высеяно озимую пшеницу с нормой высева 200 кг/га, а среднее содержание азота в зерне пшеницы составляет 2,8%, то на каждый гектар было привнесено с семенами 5,6 кг азота. Некоторые данные о содержании элементов питания в семенах и посадочном материале можно найти в приведенной выше таблице.
4) Поступление с атмосферными осадками
Эта статья рассчитывается только для азотных удобрений, поскольку поступление других элементов с осадками незначительно. Для расчетов баланса можно пользоваться следующими данными: на 1 га земель на Полесье и Прикарпатье с осадками ежегодно выпадет 5 кг азота, в Лесостепи – 10 кг азота и в Степи – 4 кг/га.
5) Поступление азота в результате биологической азотфиксации
Имеется ввиду фиксация атмосферного азота симбиотическими и несимбиотическими микроорганизмами в почве.
Симбиотическая азотфиксация характерна для бобовых культур. Фиксация ими азота неодинакова для разных растений, а также зависит от урожайности культуры и условий, которые сложились на протяжении периода вегетации.
Для приблизительных расчетов можно воспользоваться следующими данными: за счет фиксации атмосферного азота многолетние бобовые травы накапливают 70-75% всего азота, люпин и кормовые бобы, соя – 60-65%, горох – 40-50%. Для определения количества азота, который поступил в растение в результате азотфиксации, нужно рассчитать содержание азота в урожае (имеется ввиду биологическая урожайность, то есть товарная плюс нетоварная часть) и помножить его на приведенные выше проценты.
Есть еще несимбиотическая азотфиксация, ответственность за которую несут свободноживущие в почве микроорганизмы (водоросли, бактерии, актиномицеты). Для расчета можно воспользоваться усредненными данными: в Полесье и в Прикарпатье это значение составляет 5 кг/га, в Лесостепи – 10 кг/га и в Степи – 8 кг/га за год.
Расходная часть баланса
Теперь рассчитаем, сколько элементов питания теряется с поля.
1) Вынос элементов питания урожаем
Это основная статья потерь элементов питания. Расчет проводят на основании данных про урожайность культуры и про содержание в урожае элементов. Если есть возможность, второе число можно получить, отправив образцы растений на анализ. Но, как правило, этого не делают, и пользуются усредненными данными.
Для расчетов можно воспользоваться данными приведенной ниже таблицы.
Вынос элементов питания 1 т урожая культуры (с учетом соответствующего количества побочной продукции)
|
Культура |
Вид основной продукции |
N |
Р2О5 |
К2О |
| Озимая пшеница | Зерно |
32 |
11 |
26 |
| Яровая пшеница | Зерно |
42 |
11 |
25 |
| Озимая рожь | Зерно |
29 |
12 |
21 |
| Ячмень | Зерно |
27 |
11 |
16 |
| Кукуруза | Зерно |
30 |
10 |
26 |
| Овес | Зерно |
32 |
14 |
28 |
| Просо | Зерно |
30 |
9 |
29 |
| Гречиха | Зерно |
30 |
15 |
39 |
| Горох | Зерно |
66 |
15 |
29 |
| Соя | Зерно |
72 |
14 |
20 |
| Подсолнечник | Семена |
57 |
29 |
114 |
| Сахарная свекла | Корнеплоды |
5,0 |
1,3 |
5,0 |
| Картофель | Клубни |
5,0 |
2,2 |
8,0 |
| Кукуруза | Зеленая масса |
4,5 |
1,0 |
2,8 |
| Люпин | Зеленая масса |
6,0 |
1,1 |
3,0 |
| Клевер | Сено |
19 |
6 |
15 |
| Капуста | Головки |
3,3 |
1,3 |
4,4 |
| Томаты | Плоды |
3,3 |
1,1 |
4,5 |
| Лук | Плоды |
3,0 |
1,2 |
4,0 |
| Столовая свекла | Корнеплоды |
3,0 |
1,2 |
4,5 |
| Столовая морковь | Корнеплоды |
3,2 |
1,0 |
5,0 |
| Однолетние травы | Сено |
20 |
7 |
19 |
| Рапс | Семена |
55 |
30 |
90 |
| Плодовые и ягодные | Плоды и ягоды |
5 |
3 |
6 |
Например, при урожайности озимой пшеницы 6 т/га вынос будет составлять: 6*32=192 кг/га азота, 6*11=66 кг/га Р2О5 и 6*26=156 кг/га К2О.
2) Непродуктивные потери азота удобрений
Данная статья относится к потерям только азотных удобрений, поскольку именно для них характерны различные пути непродуктивных потерь: в газообразном состоянии и в результате вымывания.
Для расчетов можно воспользоваться усредненными данными, что все непродуктивные потери азота из удобрений составляют 15% от внесенной нормы азота на черноземных почвах и до 20% на дерново-подзолистых.
Например, если было внесено 120 кг/га азота, то на черноземной почве непродуктивные потери составят 18 кг/га азота.
Расчет баланса элементов питания
После расчета приходных и расходных статей баланса приступают к расчету собственно баланса.
Баланс принято выражать в двух основных формах:
1) Непосредственно баланс
Рассчитывается как разница между приходными и расходными статьями. Например, при расчетах для озимой пшеницы получили, что в приходной части баланса (с удобрениями, семенами, с несимбиотической азотфиксацией и с осадками) на га посева поступило 190 кг/га азота, а потери (вынос урожаем и непродуктивные потери) составили 210 кг/га. Тогда баланс азота составит: 190-210=-20 кг/га. Таким образом, сложился негативный баланс азота.
2) Интенсивность баланса
Расчет баланса в кг/га не всегда дает возможность до конца осознать степень влияние выращивания культуры на состояние почвы. Показатель интенсивности баланса дает более глубокое понимание ситуации. Выражается он в процентном отношении поступления элементов в почву к их потерям. Показатель интенсивности баланса показывает, на сколько процентов вынос элемента питания компенсируется поступлением его из различных источников.
Например, возьмем приведенные выше данные: поступление 190 кг/га, потери – 210 кг/га. Интенсивность баланса будет равняться 190*100/210=90%. Таким образом, становится ясно, что только на 90% потери компенсируются поступлением.
Согласно обобщенным данным И.Н. Захарченка, на черноземных почвах нормальным считается такой уровень применения удобрений, когда интенсивность баланса азота составляет не менее 80%, фосфора – 130-150% и калия 80-100%. На дерново-подзолистых почвах соответственно 110-120% азота, 170-200% фосфора и 100-115% калия.
Основатель отечественной агрохимии Д.Н. Прянишников не так сурово обозначил эти пределы. Он считал, что для повышения плодородия почвы и получения высокой урожайности культур достаточно достигнуть интенсивности баланса азота и калия более 80%, а фосфора – 100-110%.
Приведенные выше расчеты следует провести отдельно для каждой культуры, а потом обобщить для севооборота в целом, поскольку это нормально, когда некоторые культуры севооборота дают негативный баланс элементов, который компенсируется положительным балансом в других полях.
Таким образом, приведенный выше пример расчета баланса доступен для агрария, займет у него немного времени, зато даст много полезной информации. Хороший хозяин на своей земле всегда должен думать не о сиюминутной прибыли, а и о своих отдаленных перспективах. Недаром существует высказывание, что «мы получили землю не в наследство от своих предков, а взяли взаймы у своих потомков».
Инфоиндустрия
эксперт рынка агрохимии Логинова Ирина
Читайте нас у TelegramПов’язані теми:
