Система удобрения и химической мелиорации

Однолетние культуры сплошного посева (зерновые и зернобобовые), а также однолетние травы и некоторые технические и масличные культуры (лен) оставляют после себя засоренные поля с пониженной влажностью почвы и невысоким содержанием усвояемых питательных веществ.

Для повышения эффективности удобрений по всем предшественникам необходим высокий уровень агротехники. В севооборотах при систематическом внесении удобрений наблюдается постоянное (от ротации к ротации) повышение урожайности сельскохозяйственных культур.

При длительном внесении органических и минеральных удобрений в севообороте эффективность их выравнивается. На легких почвах несколько выше эффективность навоза, на тяжелых и среднесуглинистых дерново-подзолистых почвах — минеральных удобрений. На черноземах прибавки урожая от минеральных и органических удобрений одинаковые. На эффективность удобрения большое влияние оказывает обработка почвы.

На черноземных почвах глубина их обработки имеет второстепенное значение по сравнению с действием удобрений. Удобрения повышают плодородие вовлекаемых в пахотный слой нижележащих горизонтов. Однако в связи с более высоким естественным плодородием черноземов эффективность удобрений на них ниже, чем на дерново-подзолистых и серых лесных почвах. В условиях орошения эффективность от удобрений меньше зависит от глубины обработки. Здесь возможно применение различных вариантов минимальной обработки.

Таким образом, при определяющей роли удобрений в повышении урожая приемами обработки можно несколько усилить или ослабить их действие.

На эффективность удобрений существенное влияние оказывают площади питания растений. Установлено максимально возможное количество растений на 1га кукурузы на зеленый корм и силос, обеспечивающее наибольшее использование питательных веществ почвы и удобрений, 200—250 тыс., кукурузы на зерно 50—60 тыс., подсолнечника 60 тыс., сахарной свеклы 100— 140тыс., картофеля 70—80 тыс. Вопрос о площадях питания зерновых культур более сложный. Он определяется сортом, плодородием почвы, склонностью растений того или иного сорта к полеганию. Один из важнейших элементов технологии возделывания сельскохозяйственных культур — срок посева. Нарушение его сильно снижает урожай. Все это в конечном итоге определяет эффективность добрений.

Удобрения, изменяя химический состав почвы, влияют на разнообразие насекомых и возбудителей болезней. В результате чего устраняется необходимость в агротехнических, химических, биологических и общих мерах борьбы с ними.

Засоренность почв ослабляет действие удобрений и существенно снижает урожай. Грамотная система мер по борьбе с сорняками обеспечивает эффективное использование удобрений. Сорные растения конкурируют с культурными растениями в борьбе за элементы питания.

Система удобрения на осушенных почвах резко отличается от таковой на старопахотных почвах. В первый период окультурива-ния осушаемых земель необходимо применение повышенных доз органических удобрений, а на кислых почвах — больших доз извести.

Использование азотных, фосфорных и калийных удобрений, а также микроудобрений на осушенных почвах определяется длительностью осушения и освоения почв, типом почвы, степенью увлажнения, климатическими условиями региона и динамикой сезонных атмосферных явлений. Возделывание сельскохозяйственных культур на начальных стадиях окультуривания должно сопровождаться применением повышенных доз азотных удобре­ний, в последующие годы дозы азотных удобрений можно уменьшать.

На осушенных торфяных почвах исключительно велика роль калийных, фосфорных и микроудобрений, особенно медных. Использование азотных удобрений определяется климатическими условиями зоны распространения торфяных почв. В условиях Нечерноземной зоны эффективность их возрастает с юга на север. На кислых почвах можно использовать фосфоритную муку (8—10 ц/га).

4. Организационно-экономические условия применения удобрений

Организационно-экономические условия определяют прежде всего возможные ресурсы производства местных удобрений: изыскание путей сохранения и увеличения выхода навоза и других органических удобрений, закупка органических удобрений на птицефабриках, промышленных животноводческих комплексах, торфопредприятиях. Наряду с выполнением организационных мероприятий, связанных с накоплением и приобретением органических удобрений, изыскивают возможности для покупки и хранения минеральных удобрений. Определяют площади, необходимые для известкования кислых почв и выполнения мелиоративных мероприятий на солонцеватых и солонцовых почвах. Рациональная организация хранения, внесения удобрений в целом повышает их эффективность.

В связи с вышесказанным для более эффективного применения удобрений необходимо соблюдать методологические принципы при ее разработке:

– рациональное сочетание агроландшафта, культур и удобрений;

– сбалансированность по элементам питания и их компенсации в почве;

– биологизации, экологической адаптивности системы удобрений;

– прогнозирования и моделирования;

–нормативности.

2. Этапы обоснования системы удобрений и их характеристика.

1        этап. Анализ состояния плодородия почв и уровня их продуктивности в севооборотах и во внесевооборотных участках. Оптимальные параметры плодородия почв.

Повышение урожайности сельскохозяйственных культур осуществляется в основном в результате улучшения плодородия почвы, а также подбора культур и сортов, наиболее приспособленных к данным почвенно-экологическим условиям. В некоторых случаях затраты средств на создание сортов, устойчивых, например, к засолению или повышенной кислотности, временно избыточному увлажнению, могут оказаться ниже, чем затраты на коренное улучшение почвы. Однако главное направление — повышение плодородия почвы, так как почти все агротехнические мероприятия, направленные на увеличение урожайности, связаны с теми или иными способами (механическими, химическими и др.) воздействия на почву с целью улучшения ее водно-воздушных свойств, химических и физических показателей, биологической активности.

Таким образом, величина и стабильность урожая в основном, особенно в Нечерноземной зоне, связаны с уровнем плодородия почвы, который при интенсивном земледелии все в большей степени определяется деятельностью человека. С этой точки зрения при системном подходе к управлению урожайностью сельскохозяйственных культур основной задачей становится исследование вопросов управления плодородием почвы.

Для решения сложных задач прогноза возможных изменений плодородия почвы при программировании урожайности и обеспечения рационального распределения ресурсов органических и минеральных удобрений между культурами и полями севооборотов необходимо широкое использование методов моделирования. Сложность почвы как открытой многопараметрической системы делает такой подход необходимым, но вместе с тем и чрезвычайно трудным.

Понятие плодородия почвы весьма сложное. В буквальном смысле оно означает способность почвы «родить плоды», т. е. обеспечивать получение урожая растений. В общей форме можно принять, что плодородие почвы есть способность почвенного покрова удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде, воздухе, тепле, свете и физико-химических условиях (Фрид, 1985).

В агрономическом (технологическом) смысле под плодородием понимают способность почвы служить растениям средой обитания, источником и, главное, посредником в обеспечении земными факторами жизни (водой, питательными веществами и др.), обеспечивать возможность индустриального ведения производства, быть устойчивой против всех факторов разрушения.

В настоящее время в литературе можно встретить различные варианты толкования понятия плодородия почвы: естественное, природное, потенциальное, базисное, эффективное, текущее, полное.

Природное плодородие почвы определяется как совокупность ее свойств и режимов. Весь комплекс экологических условий на фоне которых она развивается.

Потенциальное плодородие почвы определяется как способность конкретной почвы, расположенной в определенных климатических условиях и условиях рельефа, обеспечивать растения всеми необходимыми факторами роста, развития и получения биомассы или основной и побочной продукции за счет природных и приобретенных под влиянием человеческой деятельности свойств почвы в многолетнем цикле. Потенциальное плодородие проявляется на фоне средних многолетних климатических условий без непосредственного дополнительного привлечения человеком факторов роста и развития растений (в первую очередь элементов питания и влаги). Это свойство почвы относительно стабильно, изменяется медленно в результате интенсивных мелиоративных воздействий или других факторов, например загрязнения токсическими веществами, вторичного засоления и т. п.

Иначе потенциальное плодородие почвы это возможное плодородие почвы, проявляющееся при определенных экологических и технологических условиях.

Потенциальное плодородие проявляется в форме эффективного плодородия которое представляет собой способность конкретной почвы, расположенной в определенных климатических условиях и условиях рельефа, обеспечивать растения всеми необходимыми факторами роста, развития и получения биомассы или основной и побочной сельскохозяйственной продукции в конкретный период времени (фазу развития растений). Эффективное плодородие определяется воздействием на растения почвенных и других экологических факторов на фоне конкретных погодных условий при непосредственном дополнительном целенаправленном привнесении человеком факторов роста и развития растений (элементов питания, влаги и т. д.) или без привнесения этих факторов. В условиях хозяйственной деятельности эффективное плодородие проявляется как суммарный результат мобилизации элементов потенциального плодородия с помощью агротехнических приемов и дополнительного применения факторов урожая. Эффективное плодородие — лабильный показатель. Оно может изменяться как в многолетнем цикле, так и в течение вегетационного периода в зависимости от погодных условий.

Плодородие почв можно оценить двумя основными способами:

первый — оценка плодородия при использовании шкалы бонитировки почв;

второй — разработка регрессионных моделей, связывающих уровень урожайности с различными элементами почвенного плодородия.

Оценка плодородия при использовании шкалы бонитировки почв производится в зависимости от балла бонитета почвы. Она показывает отношение ее плодородия (в процентах) для данной культуры к плодородию принятой за эталон почвы, оцениваемому в 100 %. Это один из наиболее объективных методов сравнительной оценки уровня плодородия почвы — метод прямого учета урожая, но при его использовании возникают затруднения в моделировании урожайности и почвенного плодородия. Бонитировочные шкалы для этих целей малопригодны вследствие их условности, относительности, локальности и трудоемкости определения.

Второй путь установления связи урожая со свойствами почв основан на использовании регрессионных моделей. Уровень плодородия задают определенными формулами. Такая оценка плодородия тоже условна. Влияние плодородия почвы на урожайность выражается не прямо, а опосредованно через технологии. Одинаковый урожай можно получить на почвах, совершенно различных по своим показателям, и разный — на одинаковых почвах в зависимости от экологической обстановки и применяемых технологий. Поэтому для моделирования необходимо каким-то образом выразить плодородие почвы с помощью независимых от урожайности элементов.

2 Этап. – Определение оптимальных параметров плодородия почв

В основу современных разработок моделей плодородия почв положена концепция базовой модели (квалифицированной как статистической или экспертно-описательной). Под моделью плодородия почв понимается совокупность агрономически важных свойств и почвенных режимов, отвечающих определенному уровню продуктивности растений. Совокупность агрономически важных свойств должна включать, кроме агрохимических показателей, использующихся для характеристики параметров плодородия и прогнозирования урожайности, морфологогенетические особенности почв, показатели их физического состояния, минералогический состав и биологические свойства.

Таким образом, модель должна учитывать некоторый набор так или иначе связанных с плодородием почвенных факторов (элементов плодородия), количество которых может быть достаточно большим. При этом значение имеют правильное выделение основных элементов и установление взаимосвязей между ними. Так, при оценке оптимальности уровней того или иного элемента минерального питания в почве необходимо учитывать не только их абсолютные значения, но и соотношения с другими элементами. Установлено, что доступность отдельных элементов для растений изменяется в зависимости от условий увлажнения, температуры, концентрации других элементов. Так, при повышенном содержании фосфора в некоторых почвах отмечено цинковое голодание. Известны случаи, когда на одном и том же поле в засушливые годы обнаруживался недостаток калия, а во влажные годы — магния.

Выбор элементов плодородия почвы, которые отражают ее состояние и должны учитываться моделью, — один из важнейших этапов системного анализа. Общее число элементов не должно превышать 15—20. В противном случае сложность модели возрастает в такой степени, что она становится непригодной к практическому использованию. Таковы наиболее общие положения, учитывающиеся при разработке базовых моделей, которые служат фундаментом для развития работ по математическому моделированию плодородия почв.