баланс основных элементов питания в земледелии
Закон возврата веществ в почву (открытый Ю. Либихом в 1840 г.). Согласно ему в почву нужно возвращать питательные вещества, вынесенные урожаем или потеряны по другим причинам.
Закон ограничительных факторов (закон минимума, оптимума и максимума) — производительность растений зависит от того фактора (в том числе батареи), который находится в минимуме. Например, температура ограничивает поступление элементов питания в растение, ухудшая этим ход физиолого-биохимических процессов в ней.
Закон незаменимости и равнозначности факторов — один из факторов роста и развития растений (свет, тепло, влага, элементы питания и т.п.) не может быть заменен другим, даже близким по свойствам и действию.
Закон сочетания и взаимообусловлены развития фитоценозов и мест выращивания — как отдельное растение, так и растительный покров в целом взаимодействуют с окружающей средой.
Закон комплексного действия всех факторов роста и развития растений, основанный на теории питания и фотосинтеза.
Закон постоянного повышения плодородия почв — при условии возврата в почву питательных веществ и включение по окружающей среде значительного количества биогенных элементов способствовать повышению эффективного плодородия почвы. Это основной закон, осуществляется при соблюдении всех вышеперечисленных условий.
Исследование баланса питательных веществ является сейчас одним из основных проблем агрохимии. Это связано с необходимостью систематического повышения эффективного плодородия почв, урожайности сельскохозяйственных культур и качества полученной продукции. Баланс питательных веществ в земледелии помогает изучать их вынос из почвы урожаем и поступления в почву из различных источников. Если расходы питательных веществ вследствие выноса с урожаем не компенсируются внесением удобрений, то происходит постепенное истощение почвы и снижению урожая.
Баланс питательных веществ в земледелии отдельного хозяйства является научной основой для разработки правильной системы удобрения культур в севооборотах. Изучение поступления и расходования питательных веществ в земледелии позволяет контролировать их круговорот в хозяйстве путем химизации земледелия. Хозяйственный баланс может быть выходной (валовой, общий) или эффективный (продуктивный, активный). Хозяйственный выходной баланс включает поступления питательных веществ без учета коэффициента усвоения. Остро выраженный дефицитный баланс азота, фосфора и калия в земледелии хозяйства несовместим с задачей повышения плодородия почвы и увеличения урожая сельскохозяйственных культур. В таких условиях возникает необходимость повышения количества удобрений, которые вносят, или внедрения других средств химизации (известкование, гипсование).
При внесении органических и минеральных удобрений изменяется количество и соотношение питательных веществ в почве, особенно фосфора. Чтобы определить состояние использования удобрений в хозяйстве и направление изменений в почве в связи с урожайностью культур, баланс питательных веществ в земледелии хозяйства необходимо изучать в динамике за длительные периоды. Балансовыми расчетами за несколько лет можно установить, как изменяются отдельные поступления, определить их долю в общем балансе.
Ценность баланса как научной основы активного вмешательства в круговорот веществ в земледелии определяется полнотой и точностью учета статей поступления и расходования питательных веществ, а также количеством показателей, которые используются. При составлении хозяйственного баланса учитываются следующие статьи: затраты питательных веществ из почвы — вынос урожаем, непроизводительные затраты азота азотных удобрений; поступления с органическими и минеральными удобрениями, с семенами, а для азота — с осадками, за счет фиксации азота атмосферы бобовыми культурами, за счет фиксации азота свободноживущими микроорганизмами т.д..
Статьи витратВинос питательных веществ урожаем рассчитывается на основании данных об использовании питательных веществ на создание 1 т основной продукции и соответствующего количества побочной. Вынос урожаем питательных веществ колеблется в зависимости от удобрения, почвенных условий, сортовых особенностей, влагообеспеченности, соотношение между основной и побочной продукцией. Для расчетов выноса питательных веществ урожаем рекомендуется использовать показатели выноса, которые определены ближайшей научной организацией.
Например, озимая пшеница на создание 1 т основной и соответствующего количества побочной продукции тратит, кг: N — 32; Р2О5 — 11,0; К2О — 16. С урожаем зерна 40 ц вынос будет составлять, кг: N — 188; Р2О5 — 44; К2О — 64.
Расхода азота удобрений. Хозяйственный баланс учитывает общие непроизводительные затраты азота удобрений и не раскрывает структуры расходов и удельной массы их в биомассе. Непроизводительные затраты азота представлены в основном газообразными и расходами от вымывания. Первые связаны с микробиологическими процессами денитрификации, аммонификация и нитрификации с выделением NН3, N2, N2О, NО.
Непроизводительные затраты азота на черноземных почвах составляют в среднем 15%, а на дерново-подзолистых — 20% азота, внесенного с минеральными удобрениями. В конкретных условиях этот показатель может быть другой. При составлении баланса азота сначала нужно записать, сколько его поступило в почву минеральными удобрениями, а затем вычислить процент расходов и записать в соответствующую графу. Например, под сахарную свеклу внесено 150 кг / га азота. При затратах 20% внесенного азота, они составляют 30 кг азота на 1 га. При разработке баланса фосфора и калия определяют лишь вынос их урожаем.
Статьи поступление питательных веществ в земледелии хозяйства в основном представлены поступлением их в почву органическими и минеральными удобрениями, внесенными под отдельные культуры. При расчетах количества питательных веществ, поступивших в почву с органическими удобрениями, нужно использовать данные научных учреждений. Для учета количества питательных веществ, внесенных в почву минеральными удобрениями, используется книга истории полей, отчеты, агрономический паспорт поля.
В балансовых расчетах должно учитываться также поступления в почву питательных веществ с семенами. Коэффициент использования элементов питания из семян, как правило, выше, чем из удобрений и почвы. Вычисляют статью поступления на основе понятия нормы высева культуры в хозяйстве или по данным справочника и процентного содержания азота, фосфора и калия в семенах по данным ближайшей исследовательского учреждения или справочника.
Пример. Норма высева семян озимой пшеницы составляла 200 кг, среднее содержание азота в зерне пшеницы — 2,8%. С семенами пшеницы на каждый гектар посева было внесено 5,6 кг азота.
Некоторое количество азота может поступать на сельскохозяйственную площадь с атмосферными осадками преимущественно в аммиачной форме. Выветривается он в воздух в результате микробиологических процессов, происходящих на поверхности почвы, и в меньшем количестве — в нитратной форме, которая образуется в результате грозовых разрядов. Установлено, что в среднем с осадками ежегодно поступает азота на 1 га: в Полесье — 5 кг, в Лесостепи — 10, в Степи — 4 кг. В районах с высоким количеством осадков и в промышленных районах с увеличением загрязнения воздуха и минерализации атмосферных осадков поступление минерального азота может значительно возрастать. В масштабах страны с семенами и атмосферными осадками в среднем может поступать в почву не менее 8 кг / га азота ежегодно.
Количество азота, поступившей в почву из атмосферы за счет фиксации клубеньковыми бактериями в симбиозе с бобовыми культурами, определяется рядом факторов. Различные бобовые характеризуются неодинаковой азотфиксирующих способностью. Чем выше урожай, тем большее количество азота воздуха фиксируется бобовой культурой. Значительное влияние на размеры фиксации азота атмосферы вызывают условия выращивания культуры (влажность, температура, реакция почвенного раствора, содержание в почве питательных веществ и т.п.). По данным И.М. Захарченко и др.. (1977), многолетние травы (эспарцет, люцерна и клевер) используют атмосферного азота 70-75%, горох — 40-50%, люпин, кормовые бобы — 60-65% от общего азота в биомассе. Количество азота в биомассе бобовых культур определяется урожаем культур и величиной корневой системы. За год в урожае многолетних трав (клевер, люцерна) накапливается 150-300 кг, люпина, сои — 100-200 кг, гороха, кормовых бобов, вики, фасоли — 50-100 кг азота на гектар.