Методы определения потребности растений в удобрениях

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Актуальность. Постоянный и быстрый рост производства и применения минеральных удобрений делает все более актуальными вопросы повышения их эффективности и наиболее рационального использования. При этом приобретают все более важное значение такие проблемы, как определение наилучших доз удобрений, оптимальное соотношение питательных веществ в них, сроки и способы их применения под каждую культуру, на конкретных почвенных разностях, в определенных климатических условиях. Эти проблемы могут быть успешно решены только совершенными методами сельскохозяйственного, агрохимического и физиологического анализа.

В настоящее время достаточно хорошо разработаны и широко применяются методы, которые в общем виде получили название методов определения потребности почвы в удобрениях. Наибольшее распространение получили совокупность методов химического анализа почвы, а также вегетационные и полевые агрохимические опыты.

Однако методы определения потребности почвы в удобрениях в ряде случаев оказываются недостаточными или слишком громоздкими, требуют специальных лабораторий, опытных полей, вегетационных домиков с соответствующим оборудованием.

Следует отметить также, что этими методами нельзя определить режим минерального питания во время вегетации растений. Следовательно, такие методы не дают возможности исправить путем применения подкормок возникшие в период формирования урожая погрешности минерального питания, многие из которых не могут быть предусмотрены заранее.

Другую группу представляют методы определения потребности растений в удобрениях, получившие название методов растительной диагностики.

В настоящее время методы растительной диагностики находят все большее и большее распространение, однако они не могут заменить первую группу методов, а должны применяться в разумном сочетании с ними.

Еще недавно под растительной диагностикой многие понимали определение голодания растений в отношении того или иного элемента, главным образом азота, фосфора и калия. В настоящее время, несмотря на постоянный рост применения удобрений, вопросы голодания растений в отношении того или иного элемента остаются актуальными. Вместе с тем на первый план теперь выдвигаются проблемы выявления относительного недостатка того или иного элемента питания, из-за которого снижается эффективность использования удобрений, влаги, сорта и других факторов, определяющих урожай и его качество. Актуальными становятся проблемы «перекорма» растений, нарушения соотношения питательных веществ, влияния условий минерального питания на устойчивость растений к болезням, к неблагоприятным условиям произрастания.

Указанные проблемы требуют дальнейшего совершенствования методов растительной диагностики. Одна из основных задач ? повышение точности, надежности и доступности анализов по растительной диагностике. Особое внимание следует обратить на разработку и дальнейшее совершенствование существующих экспресс-методов, крайне необходимых производству [4].

Актуальной является также разработка специальных методов растительной диагностики для агрохимических полевых и вегетационных опытов с тем, чтобы иметь возможность получать полную и всестороннюю характеристику влияния удобрений на различные сельскохозяйственные культуры.

Перед растительной диагностикой стоит задача все полнее устанавливать зависимость между условиями минерального питания и изменениями морфологических и анатомических признаков, физиологических функций растения.

Необходимо развивать экологическое направление в растительной диагностике, имея в виду определение реакции растения на применение удобрений при различном водном режиме, разной реакции почвы, интенсивности света и др.

Таким образом, основная и наиболее актуальная тема агрохимических исследований ? установление потребности растений в удобрениях.

Основной практической задачей растительной диагностики является установление на основе непосредственных наблюдений в поле потребности растений в подкормках. Правильное внесение питательных элементов во время вегетации требует знания состояния питательного режима растений, что и дает растительная диагностика. Некоторые подкормки применяются без всякой диагностики и без анализа почв ? например ранняя весенняя подкормка озимых в лесной и в лесостепной зонах небольшими дозами азота. Но такие подкормки ? скорее исключение, чем правило. Уже летние подкормки озимых азотом для повышения белковости зерна следует проводить с учетом данных растительной диагностики.

Если учет факторов «емкости» и «интенсивности» (возможного размера почвенного питания растений) может быть установлен при помощи современных агрохимических анализов почвы, то скорость поступления в растения питательных элементов не может быть определена без анализа растений по фазам развития, т. е. без растительной диагностики в широком смысле. Вот почему растительная диагностика является одним из основных путей изучения питания растений.

Когда говорят о растительной диагностике в целом, то охватывают все виды научного наблюдения за ростом и развитием растений в зависимости от условий питания. Нужны поэтому не только визуальная диагностика, не только все виды химической диагностики, но и наблюдения за влиянием питания на прохождение различных фаз и стадий развития растений, т. е. на формирование урожая и его структуры.

Цель курсового проекта - Изучить методы определения потребности растений в удобрениях

Задачи исследований:

изучить физиологические основы определения потребности растений в удобрениях;

дать характеристику методам определения потребности растений в удобрениях.



Глава 1. Физиологические основы определения потребности растений в удобрениях

Агрономическая химия и физиология растений - науки, непосредственно связанные с сельским хозяйством, они разрабатывают теоретические вопросы питания растений и применения удобрений под сельскохозяйственные культуры. Соединение данных этих наук открывает новые возможности для разработки путей увеличения урожая и улучшения его качества. Поэтому в настоящее время большое внимание уделяется физиологическому и агрохимическому обоснованию системы питания растений с целью рационального применения удобрений и разработки методов диагностирования потребности растений в элементах питания.

Д. Н. Прянишников писал, что рост и развитие растений возможны только при увязке рационального применения удобрений с химией почвы и физиологией растений. Его классический треугольник взаимоотношений между растениями, почвой и удобрением показан на рисунке 1. Этот треугольник в последующем 3. И. Журбицкий дополнил четвертым компонентом - климатом, или экологическими условиями, так как учет влияния климатических факторов (свет, тепло, длина вегетационного периода) позволяет более точно устанавливать дозы удобрений. Чтобы поместить на этом рисунке четвертую точку для климата, пришлось нарисовать четырехугольник (треугольную пирамиду, рис. 1). Стрелки этой схемы означают многосторонние связи взаимоотношений между основными факторами урожайности.

Рассматриваемые в настоящей главе физиологические явления:

питание растений,

вынос из почвы питательных веществ урожаем,

использование питательных веществ из почвы и удобрений,

последействие внесенных удобрений,

влияние пожнивных и корневых остатков предшественников на пищевой режим почв на фоне агрохимических показателей о запасах питательных элементов в почве.

Они являются физиологической основой определения потребности растений в удобрениях и служат исходными данными для определения доз удобрений, обеспечивающих получение хорошего урожая при минимальном их расходе. В ближайшем будущем эти исходные данные все чаще будут применяться для составления математических программ при определении доз удобрений с помощью электронно-цифровых вычислительных машин [3].

1.1 Факторы жизни растений

Для того чтобы получать высокий урожай сельскохозяйственных культур, надо создавать растениям необходимые условия роста и развития, обеспечивать их всеми факторами жизни. К основным из них относятся; свет, тепло, вода, воздух и питательные вещества, при наличии которых гарантируется жизнь и продуктивная работа зеленого растения. Внешние условия жизни растений можно рассматривать как группу климатических факторов, снабжающих растения энергией, и группу факторов питания (рис. 2).

Потребность отдельных видов растений в соответствующих условиях среды определяется природными, наследственными, свойствами, сложившимися в процессе развития данного организма. Однако способность растений усваивать питательные элементы и потребность в них изменяются под влиянием факторов жизни.

Изучение влияния факторов жизни на минеральное питание растений позволяет глубже понять роль отдельных элементов в жизни растений и разрабатывать системы питания, обеспечивающие получение высоких урожаев даже при мало благоприятных условиях. Не все факторы жизни ежегодно бывают в оптимуме, что отражается на получении устойчивых и высоких урожаев.

Полное обеспечение растений всеми факторами жизни возможно лишь в искусственных условиях (например, в теплицах). В полевой обстановке, где растения развиваются на естественной почве и при соответствующих климатических условиях, возможности воздействия на условия роста растений в известной мере ограничены. Но и здесь с помощью прогрессивных методов агротехники теперь постепенно создаются возможности управлять рядом факторов жизни растений. Так, рациональная система обработки почвы и ухода за культурами значительно ослабляет зависимость урожая от времени выпадения осадков и засухи.

Случаи резкого недостатка света проявляются довольно редко. Изменение освещенности отдельных растений в случае необходимости может быть достигнуто некоторыми приемами. Внося удобрения, изменяя сроки и способы посева (направление рядков, густоту стояния растений), можно регулировать их световой режим. Например, при культуре льна широко используют различную густоту посева: чтобы вырастить семена, сеют редко, создавая максимальную освещенность; чтобы получить волокна, сеют загущенно, так как минимальное освещение способствует росту и длинноволокнистости.

Для лучшего использования света важное значение имеет и направление рядков выращиваемых растений. В северо-западной зоне рядки лучше располагать с севера на юг, а на юге ? с запада на восток.

Количество тепла, необходимое растениям, можно регулировать, выращивая культуры в защищенном грунте. В полевых условиях, регулируя влажность почвы, можно заметно изменить ее тепловые условия, повышая теплопроводность. Для улучшения теплового режима почвы большое значение имеет внесение в почву навоза, зеленого удобре-ния, а также мульчирование и иногда прямое нагревание почвы внешними источниками тепла - паром, электричеством и др.

На аэрацию почвы проще воздействовать рациональной обработкой, а на увеличение содержания питательных веществ - внесением удобрений.

Таким образом, все основные факторы жизни растений доступны в той или иной мере воздействию человека.

Существует, кроме того, ряд косвенных факторов жизни, также влияющих на рост и развитие растений. К ним относятся: строение почвы, содержание органических веществ, биологическая деятельность почвы и ее реакция, а также вредители, болезни, сорняки, которые иногда приобретают решающее значение. Так, почва обладает различными физи-ческими свойствами, но необходимое растениям сочетание воды и воздуха возможно лишь при определенных физических свойствах почвы, хорошей структуре, обеспечивающей водопроницаемость почвы, циркуляцию воздуха в ней и достаточный запас воздуха для дыхания корней и биологической деятельности.

Разнообразный климат в различных зонах России и неодинаковые погодные условия в каждой зоне вызывают необходимость применять разные агротехнические приемы выращивания сельскохозяйственных культур.

Искусство агронома проявляется в том, чтобы правильно определять влияние всех факторов жизни на выращиваемые растения в условиях каждого поля и создавать оптимальные условия для получения планируемого урожая путем применения прогрессивной агротехники с внесением необходимого количества удобрений [3].

1.2 Основные законы земледелия

Рассмотрим отношение растений к совокупности факторов жизни и взаимоотношения этих факторов с растениями. Некоторые основные положения этих взаимоотношений в настоящее время приобрели значение объективных законов земледелия.

Равнозначность и незаменимость факторов жизни растений. Растение не может существовать, если оно лишено одного из основных факторов, безразлично, будет это вода, воздух, свет, тепло или одно из питательных веществ, как бы ни была мала потребность в нем. Естественно, что ни один из факторов не может быть заменен другим. От увеличения количества какого-либо фактора эффект получается только тогда, когда в остальных нет недостатка.

Количественное действие факторов жизни растений. Над разработкой этого закона трудились многие ученые: Либих называл его законом минимума, Митчерлих - законом физиологического минимума, Блэкман - законом ограничивающих факторов, А. Г. Дояренко - законом минимума и оптимума, В. Д. Панников (1969) - законом минимума, оптимума и максимума действия факторов жизни растений. Сущность этого закона заключается в том, что «величина урожая во многом зависит от того фактора или элемента роста растений, который находится в минимуме, которого недостает».

Растение развивается лишь до тех пор, пока оно обеспечено всеми основными факторами жизни, как только будет исчерпан один из них, дальнейшее развитие растения приостанавливается. Например, если в почве содержание усвояемого азота достаточно для получения урожая зерна 10 ц с 1 га, а остальные элементы питания могут обеспечить по-лучение 30 ц, урожай все равно окажется равным примерно 10 ц. Только после того, как количество азота в почве будет увеличено (при устранении минимума), урожай повысится до уровня, лимитируемого каким-либо другим элементом или фактором, оказавшимся в минимуме. Следовательно, урожай выращиваемой культуры определяется тем фактором, которого не хватает или который находится в минимуме.

При выявлении минимума этот решающий фактор должен быть в первую очередь объектом нашего воздействия. В том случае, когда в положении минимума находится несколько факторов (а это бывает весьма часто), дело осложняется.

Так, обеспечив поле влагой (первый минимум) и подняв урожай на некоторую высоту, можно встретиться с истощением почвы. Тогда возникает второй минимум - недостаток питательных веществ и т. д. Значительного повышения урожайности можно добиться, если обеспечить растения всеми факторами, которых не хватает.

При количественном увеличении одних факторов и полной обеспеченности остальными факторами рост и развитие растений усиливается. Однако каждый фактор имеет свой оптимум, и понижение каждого фактора до некоторой минимальной величины или повышение до некоторого максимума будут ослаблять жизнедеятельность растения до полного ее прекращения. Отсюда вывод: чтобы получить максимальный урожай, необходимо создать оптимальные условия для роста и развития растений, ибо как недостаток, так и избыток любого фактора вредно отражается на них.

Например, большинство сельскохозяйственных культур слабо развивается при температуре 1-3°С. По мере повышения температуры до 35-40°С энергия развития их быстро возрастает, но при температуре свыше 40°С растения развиваются гораздо слабее, а выше 50°С наблюдается их угнетение, а затем и гибель.

Совокупное действие факторов жизни растений. «Факторы жизни растений в наибольшей степени проявляют свою силу только при совместном действии. В полевых условиях с изменением воздействия на растения одного из факторов неизбежно нарушается возможность и условия продуктивного использования других факторов».

В производственной обстановке отдельные факторы жизни растений действуют не изолированно, не независимо друг от друга. Растения непрерывно испытывают влияние всего комплекса факторов, которые взаимно связаны между собой. С изменением одного какого-либо фактора закономерно происходят изменения в ряде других. Например, с повышением температуры увеличивается потеря воды из почвы через испарение и транспирацию; в связи с потерей воды автоматически повышается содержание воздуха в почве; усиливается микробиологическая деятельность и вместе с этим больше накапливается пищи для растений, но этот процесс развивается до определенного предела. При сильном иссушении почвы микробиологические процессы затухают и накопление пищи снова прекращается.

Взаимосвязь в количественном изменении факторов подчиняется естественным законам физики, химии, биологии. Поэтому земледелие опирается на закон совокупного, а не изолированного действия факторов. Игнорирование или непонимание закона совокупного действия факторов приводит к ошибочным суждениям о том, что можно добиться коренного повышения урожайности и рентабельности земледелия путем применения только одного какого-либо мероприятия. Например, некоторые считают, что можно быстро повысить урожай лишь за счет углубления пахотного слоя, или путем применения высоких доз удобрений, или только известкованием и т. п.

Познание основных законов жизни растений является обязательным для всех работников земледелия, только на основе этих знаний возможно рациональное применение удобрений и улучшение агротехнических приемов.

1.3 Питание растений

Активный процесс потребления корнями растений питательных веществ тесно связан со всей жизнедеятельностью растений. Он протекает в несколько этапов, из которых первым является адсорбция, то есть поглощение того или иного питательного вещества поверхностью корней и корневых волосков с последующей передачей его внутрь корня и далее по проводящим тканям в другие органы растения. Осваивая при помощи постоянно нарастающих корешков и корневых волосков все новые и новые частицы почвы, растение удовлетворяет свою потребность в воде и питательных веществах.

Вопросы использования питательных веществ растениями из подпахотного слоя еще слабо разработаны. Кроме того, учет плодородия этого слоя имеет практическое значение не для всех почв и культур. В производственных условиях при возделывании однолетних культур обычно учитывают запасы питательных веществ, находящиеся только в пахотном слое. Более глубокие горизонты имеют существенное значение для кустарников и древесных пород.

Потребление питательных веществ регулируется также и наземными частями растений, оно является результатом жизнедеятельности всего растения. Почвенное и воздушное питание растений неразрывно связано между собой. При улучшении корневого питания под влиянием удобрений усиливается работа листового аппарата, что и обеспечивает повышение урожая. Различные растения для построения единицы товарной продукции извлекают за вегетационный период неодинаковое количество элементов минерального питания (табл. 1).

Таблица 1. - Потребление (вынос) сельскохозяйственными культурами азота, фосфора и калия с учетом содержания их во всем растении, включая корни и пожнивные остатки (в кг на 1ц продукции)

Культура	Основная продукция	Вынос
		N	P2O5	K2O
Озимая пшеница Озимая рожь Яровая пшеница Ячмень Овес Гречиха Горох Лен Клевер первого года Кукуруза на силос Картофель Сахарная свекла Кормовая свекла Капуста белокочанная Морковь столовая Кормовая брюква	Зерно ? ? ? ? ? ? ? Солома Сено Зеленая масса(влажность 80-85%) Клубни Корнеплоды ? Кочаны Корнеплоды ?	3,8 3,6 4,4 2,9 3,4 3,7 6,6 1,4 5,8 0,4 0,6 0,6 0,7 0,4 0,3 0,3	0,8 1,3 0,6 0,8 1,1 1,5 1,8 0,4 1,4 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,1	2,3 2,9 2,9 2,7 3,4 4,7 2,8 1,2 3,3 0,4 0,9 0,7 0,9 0,5 0,4 0,4

Соотношение усвоенных элементов питания характеризует особенности минерального питания каждой культуры.

В процессе роста и развития растений образуются разные органы, в каждом из которых отлагаются усвоенные питательные вещества в специфических соотношениях. Примерное распределение азота, фосфора и калия в надземной массе хлопчатника можно представить в следующем виде (табл. 2).

Таблица 2. - Распределение элементов питания в хлопчатнике (в % от общего содержания) (по И.В. Гулякину, 1970)

Орган	N	P2O5	K2O
Семена Волокно Листья Стебли Коробочки	32,4 2,0 34,9 18,2 12,5	53,9 1,5 25,0 12,3 7,3	2,5 1,0 76,1 14,3 6,1

Из данных таблицы 2 видно, что волокно содержит незначительные количества азота, фосфора и калия. Основная масса этих элементов находится в семенах и вегетативных органах растения.

С ростом и развитием растений происходят изменения не только в размерах, но и в химическом составе образующихся органов. В молодых растениях обычно содержится больше элементов питания, особенно азота и калия, чем в более старых растениях. В связи с использованием ранее усвоенных элементов на дальнейший рост отдельных органов, а также в связи с интенсивностью происходящих в них процессов содержание элементов питания заметно снижается. Изменяется при этом минеральный состав растений, то есть соотношение элементов питания (табл. 3).

Таблица 3. - Соотношение основных элементов питания, усвоенных помидорами в отдельных фазах развития (в % к сумме питательных веществ) (по З.И. Журбицкому, 1965)

Фазы роста	N	P2O5	K2O
Вегетативный рост Цветение Плодообразование Созревание	34 43 43 35	12 15 14 18	54 42 43 47

Приведенные данные позволяют сделать вывод о зависимости развития растений от системы удобрений. Зная, как изменяются потребности растений в питании, можно в известных пределах управлять ростом и развитием растений и устанавливать дозы удобрений для планируемых урожаев. Если применять такую систему удобрения, которая будет способствовать возрастным изменениям в питании растений, развитие ускорится, и, наоборот, если вносимые удобрения будут задерживать возрастные изменения в питании, то развитие растений задержится.

На рост и развитие растений непосредственно действуют не только изменения в питании, но и внешние условия, под влиянием которых изменяется в известной степени потребность растений в питании, а также способность растений усваивать отдельные элементы.

Для каждой культуры характерны изменения в соотношении элементов питания и темпы их усвоения в процессе роста и развития. Например, кукуруза хорошо отзывается на сравнительно поздние подкормки азотом. Это объясняется увеличением потребности в азоте перед началом выбрасывания нитей у початков. При выращивании озимой пшеницы, наоборот, нужны наиболее ранние подкормки, так как в период весеннего отрастания и кущения пшеницы она усиленно потребляет азот. Перед выходом в трубку потребность пшеницы в азоте резко снижается, но одновременно усиливается поглощение калия, поэтому запоздалая азотная подкормка не способствует повышению урожая. Однако более позднее внесение азота, перед наливом зерна, может улучшить его качество ? повысить белковость зерна.

На рисунке 3 показаны изменения в соотношении питательных веществ, усваиваемых помидорами за отдельные фазы. К началу завязывания плодов от суммы трех элементов потреблялось 50% азота, в то время как калия только 32%, а в период полного плодоношения и начала сбора плодов на 36 частей азота растениями усваивалось уже 50 частей калия. В период плодоношения растения усваивали значительное количество фосфора ? около 15% от суммы трех основных элементов. Из рисунка видно, каким должен быть состав питания помидоров в тот или иной период; состав подкормки необходимо устанавливать с учетом этих данных.

Из приведенных примеров видно, что каждое растение предъявляет свои требования к питанию, которые необходимо удовлетворять, чтобы обеспечить получение высоких урожаев. Потребность растений в элементах питания характеризуется как с количественной стороны ? динамикой интенсивности потребления питательных веществ в течение вегетационного периода, так и с качественной ? изменением соотношений усваиваемых элементов питания.

Интенсивность потребления элементов питания связана непосредственно со скоростью роста растений, а изменения в соотношениях усваиваемых элементов ? с развитием растений.

Поэтому при построении системы питания растения обычно учитывают характер изменения соотношений химических веществ в составе растений во времени. Усиливая питание растения тем элементом, который более других необходим для скорейшего и лучшего роста, растениеводы добиваются ускорения развития растений и повышения урожайности.

Количество питательных веществ, необходимых каждому виду растений для формирования полученного урожая, определяется количеством этих веществ, поглощенных данным растением за период вегетации. Поэтому по содержанию питательных веществ в биологической массе растений обычно судят о потребности различных культур в элементах питания.

В процессе роста и развития растения не только поглощают питательные вещества, но и выделяют через корни часть из них в почву. Это явление, называемое экзоосмосом, обычно наблюдается в течение всей вегетации, а в конце жизни растений нередко превосходит поступление элементов. При этом обедняется минеральными веществами все растение, а не только корни. Исключение составляют лишь семена, в которых содержание минеральных веществ (кроме кальция) продолжает увеличиваться до конца вегетации. Экзоосмос происходит у хорошо растущих растений и является не простым вымыванием элементов из отмирающих частей корня, а физиологическим процессом освобождения от избытка отдельных элементов питания. Наблюдается он как у однолетних, так и у многолетних растений. Корневые выделения не только удаляют ненужные растению «отработанные» продукты, но и воздействуют на почву; ризосферные микроорганизмы используют их в качестве источника питания.

Количество корневых выделений и их состав неодинаков у растений разных видов. По данным Е. И. Ратнера, количество органических веществ, выделяемых корнями однолетних растений в течение вегетационного периода, составляет до 5% от общего веса органической массы, синтезированной растением за указанный период. Вследствие сложности определения величин оттока и обычно небольших размеров этих выделений при производственных расчетах доз удобрений их можно не принимать во внимание [3].



1.4 Биологические основы планирования урожая

В социалистической стране, где земля ? государственная собственность, где организовано плановое производство и использование удобрений, создана полная возможность сознательного, основанного на данных науки и практики регулирования обмена веществ в земледелии и планирования урожаев.

При современном планировании урожайности обычно исходят из среднего урожая за последние три года. К этому показателю добавляют некоторый прирост урожайности, ожидаемый за счет большего внесения удобрений, использования лучших семян, изменения обработки почв и проведения таких приемов, которые раньше при получении среднего урожая не применяли.

На рост растений и размеры урожая оказывают очень существенное влияние неравномерность выпадения осадков (избыток или недостаток влаги), колебания и средний уровень температуры в течение всего вегетационного периода. В. П. Нарциссов (1968) отмечает, что при разработке плана или при прогнозировании урожайности очень важно на период вегетации заблаговременно установить количественное состояние факторов роста растений как в почве, так и в возможной степени в надземной среде. Необходимо выявить факторы, находящиеся в минимуме и максимуме, предусмотреть их возможное изменение под влиянием погодных условий и активного воздействия земледельца, приме-няющего доступные способы воздействия, соответствующие уровню производительных сил. Предусмотренное технологией изменение соотношения факторов жизни растений до оптимального их состояния должно обеспечивать получение высокого урожая.

При обосновании планируемых урожаев в условиях достаточного увлажнения и при орошении большое значение имеет применение необходимых количеств удобрений. При расчетах потребности растений в удобрениях часто применяют различное толкование терминов «нормы» и «дозы» удобрений, «средняя норма удобрений». В связи с этим возникают затруднения в понимании излагаемого материала. Обобщая применяемую терминологию, можно принять следующие определения.

Расчетная норма удобрений ? количество какого-либо удобрения, предназначенное на 1 га в год. Устанавливают ее при планировании для какой-либо части России (нечерноземная зона, Восточная Сибирь и т. д.) или для какой-либо одной культуры в целом (зерновые, лен). Расчетная норма определяется средней потребностью выращиваемой культуры с учетом экономических возможностей страны. Ее применяют для обоснования плана потребности в удобрениях важнейших культур на предстоящий год.

Средняя норма удобрений ? количество какого-либо удобрения в килограммах питательных веществ на 1 га в год, рекомендуемое научно-исследовательским учреждением (зональной агрохимической лабораторией) для своей зоны на основе усредненных результатов полевых опытов с определенной культурой, закладываемых на основных типах и разностях почв и главных агротехнических фонах при внесении необходимого количества других удобрений и соблюдении нормальной агротехники, а также при обычной для данной зоны погоде. Желательно устанавливать средние нормы удобрений с учетом требований выращиваемой культуры на тот или иной элемент питания при различном урожае. Например, определяют среднюю норму фосфорных удобрений для озимой пшеницы (желательно указывать сорт), на суглинистой или супесчаной почве, при урожае 15, 20 и 25 ц с 1 га.

Доза удобрений ? средняя норма удобрений с поправками на влияние внешних условий роста растений на данном поле (участке), обеспечивающая получение запланированного урожая.

На каждом поле имеются свои особенности, требующие внесения различного количества удобрений. Например, одно поле может иметь повышенную кислотность почвы, другое ? резко выраженный недостаток одного или нескольких элементов питания, третье ? различные коли-чества питательных веществ, накопленных в пожнивно-корневых остатках. Таким образом, средняя норма удобрений, скорректированная по потребности выращиваемого растения для получения планируемого урожая с учетом местных условий ? почвенного плодородия и обеспеченности водой на данном поле, называется дозой удобрений,

Для удовлетворения потребности растений в разные фазы их роста дозу удобрений вносят не единовременно, а частями. Например, в первый период жизни растений, когда корневая система молодых растений не сразу проникает в глубокие слои почвы и слабо распространяется в стороны, очень полезно небольшую часть дозы удобрений, в легко усвояемом виде, внести при посеве (в рядки или в гнезда). Особенно важно это для фосфора. Поэтому одновременно с посевом зерновых, овощных и технических культур, как правило, вносят небольшую часть дозы суперфосфата. Остальную (основную) часть дозы фосфора обычно используют в основном удобрении.

Потребность растений в питании определяют для всего периода вегетации и рассчитывают, какие количества элементов питания усваиваются данной культурой для создания планируемого урожая. Размеры доз удобрений зависят от следующих факторов:

а) от выращиваемой сельскохозяйственной культуры и ее сорта. В течение вегетации каждая культура использует для образования урожая различное количество элементов питания, чем и определяется в первую очередь потребность данной культуры в питательных веществах;

б) от размера урожая -- чем он выше, тем больше питательных веществ нужно для его образования.

Размеры урожая, в свою очередь, зависят: от свойств почвы, ее кислотности и увлажнения; от запаса доступных форм питательных веществ в почве данного поля; от погодных условий как предшествующего года, так и ожидаемых в настоящем году; от применяемой агротехники и в особенности от доз вносимых удобрений.

Непосредственная задача применения удобрений ? повышение урожаев в текущем году. Одновременно эти удобрения влияют на состояние почвенного плодородия в течение ряда лет. Наряду с другими агротехническими приемами ежегодное внесение удобрений должно обеспечивать не только сохранение, но и непрерывное повышение эффективного плодородия почв. При этом в почве должны накапливаться достаточные количества питательных веществ и создаваться благоприятная характеристика всех остальных показателей почвенного плодородия: кислотность, буферность, структура, влагоемкость.

Количества питательных веществ и их соотношения для получения единицы товарной продукции устанавливают на основе анализа высоких урожаев, полученных в полевых условиях хозяйств при хорошей структуре урожая, то есть при благоприятном соотношении между товарной частью и отходами. Потребность растений в элементах питания обычно определяют в пересчете на единицу урожая товарной продукции. При большом количестве ботвы или соломы потребность растений в пересчете на товарную продукцию значительно увеличивается. Таким образом, правильное применение удобрений заключается не в удовлетворении любых потребностей растений в минеральных удобрениях, которые могут проявляться при неподходящих погодных условиях, а в управлении по мере возможности их ростом и развитием для получения возможно лучшего соотношения между товарной частью и отходами в урожае.

Центральный вопрос всей проблемы удобрений ? установление хозяйственно выгодных доз удобрений, необходимых для получения планируемых урожаев той или иной культуры. При установлении доз элементов питания исходят из учета практически возможных урожаев в имеющихся условиях. Таким образом, планируемый урожай ? это реальный урожай, который можно получить в данных почвенно-климатических и погодных условиях, при существующей агротехнике, наиболее продуктивных сортах культурных растений и наличии удобрений.

Планирование урожайности сельскохозяйственных культур прочно вошло в практику колхозов и совхозов, но до сих пор не были разработаны показатели, характеризующие агрохимические условия, необходимые для получения планируемого урожая. Наши знания в области питания растений достигли в настоящее время такого уровня, что задача получения планируемых высоких урожаев может быть решена при экономном расходовании удобрений и одновременном улучшении почвенного плодородия. Теперь, когда возрастает обеспеченность сельского хозяйства удобрениями, особенно важно уметь рассчитывать, сколько и каких удобрений следует вносить для получения намеченного планом урожая.

При определении потребности растений в удобрении перед нами стоят две задачи:

1) определить необходимое количество основных питательных веществ (N, Р205 и К20) для каждой культуры, по каждому полю в отдельности на весь период вегетации;

2) для удовлетворения меняющихся по мере роста и. развития потребностей данной культуры определить части доз, сроки и способы внесения каждого вида удобрения.

Обе задачи решаются при составлении плана применения удобрений в хозяйстве.

Количество питательных веществ, необходимых для создания запланированного урожая, определяется следующими факторами:

а) размером планируемого урожая выращиваемой культуры;

б) биологическим выносом из почвы питательных веществ в зависимости от высоты урожая данной культуры (это основной показатель);

в) коэффициентом использования растением имеющихся в почве запасов питательных веществ;

г) степенью использования элементов питания из вносимых удобрений;

д) последействием удобрений, внесенных под предшествующую культуру;

е) влиянием пожнивно-корневых остатков предшественников.

А. В. Петербургский и А. В. Постников, рассматривая вопрос о точности определения доз вносимых удобрений, отмечают, что ряд зарубежных исследований, а также практика применения удобрений в колхозах и совхозах нашей страны показывают, что определять дозу макроудобрений до нескольких килограммов на 1 га не следует. Производственников вполне устроит точность до 10 кг питательных веществ удобрения на гектар [3].

1.5 Вынос из почвы питательных веществ урожаем

Вынос питательных веществ с урожаем - важный показатель, который необходимо учитывать при определении потребности культур в удобрениях, расчеты доз удобрений в конкретных условиях [4].

Питание отдельных видов растений характеризуется избирательной способностью извлекать различные химические элементы из почвы. Разные виды растений, произрастая на одной и той же почве, поглощают из нее минеральные вещества в различных соотношениях. Эта способность связана с природой данного вида, его приспособлением в процессе эволюции к определенным условиям питания.

Различные растения за период вегетации выносят из почвы (потребляют для образования урожая) определенное количество питательных веществ, необходимых для формирования данного организма. Значительная часть этих веществ отлагается в корневой системе, стеблях, листьях, цветках, зернах, плодах и в небольшом сравнительно количестве возвращается через корни в почву.

Биологическим выносом из почвы питательных веществ урожаем называется ? количество питательных веществ, потребленных (использованных) растением для создания биологической массы данного урожая (зерно + солома + пожнивно-корневые остатки, в том числе и питательные вещества, частично возвращенные впоследствии в почву). Биологический вынос относится к физиологическим явлениям, то есть к отправлению природных (жизненных) функций растений. Его можно разделить на две части: на хозяйственную и остаточную часть выноса.

Хозяйственная часть выноса (так называемый хозяйственный вынос) включает питательные вещества, содержащиеся в товарной продукции, увозимой (отчуждаемой) с данного поля при уборке (зерно + солома). Если же солому или ботву оставляют на поле как отходы (нетоварная часть урожая), то элементы, содержащиеся в этой продукции, не включают в хозяйственную часть выноса.

Остаточная часть выноса состоит из элементов питания, остающихся в поле как отходы (это пожнивно-корневые остатки, опавшие листья, утерянные зерна), а также из оттока некоторого количества питательных веществ, перешедших из корней в почву во второй половине вегетации.

Исследованиями установлено, что в остаточной части выноса содержится значительная часть питательных веществ, вынесенных (потребленных) для создания данного урожая.

По характеру изменений состава и величины выноса в зависимости от географических условий (по данным П. Г. Найдина и И. В. Гулидовой, 1969) растения делят на две группы.

В первую группу входят зерновые и картофель. Размеры выноса на единицу продукции у этих культур увеличиваются в направлении с северо-запада на юго-восток. В зоне черноземных почв они выносят больше азота и фосфора, чем в зоне дерново-подзолистых и серых лесных почв, а овес и ячмень на черноземах, кроме того, резко повышают вынос калия.

Вторую группу растений составляют сахарная свекла, горох, бобы, люцерна, клевер. При переходе с северо-запада на юго-восток у сахарной свеклы количество азота и фосфора в выносе заметно уменьшается. Вынос калия остается без изменения, но доля его в процентах от суммы трех элементов возрастает с 46 до 62%. На сибирских черноземах сахарная свекла выносит почти в два раза больше азота и калия, но меньше фосфора, чем на европейских черноземах. Бобовые культуры в юго-восточных районах выносят меньше фосфора, чем в северо-западных.

Перемещение на запад, в более влажные и менее континентальные районы привело у первой группы культур к снижению выноса азота на 15?50%, фосфора на 30?50% (у овса и картофеля) и калия на 15?35%. У второй группы культур, многолетних бобовых трав и люпина, наоборот, при таком перемещении увеличился вынос фосфора (на 45?60%) и калия (на 60?80%).

Размеры выноса питательных веществ на единицу продукции изменяются также в зависимости от величины и структуры урожая.

Вынос питательных веществ при высоких урожаях может достигать значительных величин. В таблице 4 показаны средние размеры выноса основных элементов питания сахарной свеклы в зависимости от величины урожая (Прянишников, 1963).

Таблица 4. - Средние размеры выноса N, Р205 и К20 сахарной свеклой при различной величине урожая корнеплодов

Средний урожай корнеплодов (в ц с 1га)	Вынос (в кг с 1га)	Вынесено на каждые 10 ц корнеплодов
	N	Р205	К20	N	Р205	К20
				кг	%	кг	%	кг	%
225 386 618 890	122 193 278 552	32 58 99 169	117 224 371 668	5,4 5,0 4,5 6,5	100 93 83 120	1,4 1,5 1,6 2,0	100 107 114 143	5,2 5,8 6,0 8,0	100 112 115 154

Из данных таблицы 4 видно, что при повышении урожаев сахарной свеклы с 225 до 618 ц с 1 га увеличивается вынос фосфора и калия до 15%, в то же время потребление азота уменьшается до 17%. Значительное увеличение размеров выноса проявляется при получении урожаев свеклы свыше 890 ц с 1 га, когда по сравнению с урожаем в 225 ц вынос увеличивается: азота на 20, фосфора на 43 и калия на 54%.

Д. Н. Прянишников указывал, что при высоких урожаях вынос питательных веществ достигает весьма значительных размеров, превышая в несколько раз выносы, типичные для среднего уровня урожаев. Это обстоятельство подчеркивает значение удобрений как одного из главнейших элементов комплекса агротехники высоких урожаев. Чем выше урожай и чем неблагоприятнее условия произрастания, тем большую роль приобретают удобрения в обеспечении необходимых для высоких урожаев количеств питательных веществ.

При высоких урожаях часто наблюдается несоответствие в обеспеченности растений различными факторами роста. Если удобрения внести в дозах, достаточных для получения очень высокого урожая, а другие факторы роста, например обеспеченность влагой или благоприятной температурой, не будут соответствовать потребности растений, то последние, даже усвоив большое количество удобрения, не смогут создать высокий урожай из-за отсутствия какого-нибудь другого необходимого фактора. В таких случаях наблюдается нарушение структуры урожая в виде избыточного поглощения питательных элементов нетоварной частью растений (солома, ботва).

Структура урожая отражается на потребности растений в элементах питания, что показано на примере урожаев капусты (табл. 5).

Таблица 5. - Вынос N, Р205 и К20 (в кг на 100ц) белокочанной капустой в зависимости от структуры урожая (по З.И. Журбицкому, 1963)

Соотношение частей урожая (в %)	N	Р205	К20
Кочаны	Отходы
70 60 50	30 40 50	31 45 65	12 18 18	40 45 46

С увеличением доли отходов возрастает вынос элементов питания, особенно азота, в расчете на единицу продукции.

Таким образом, можно считать установленным, что вынос питательных веществ для каждой культуры зависит от почвенно-климатических условий, величины и структуры урожая. Поэтому при определении потребности растений в удобрении по выносу питательных веществ, следует пользоваться данными биологического выноса в своей зоне с учетом особенностей культуры, планируемого урожая и имеющихся почвенных разностей. Но и величины выноса, даже определенные с учетом изложенных требований, не могут считаться постоянными. Так, применение микроэлементов, новых приемов агротехники, внедрение новых сортов позволяют формировать урожай с меньшим количеством того или иного элемента питания. В некоторых же случаях, например при пересеве той или иной культуры и при задержке в развитии растений, может потребоваться дополнительное внесение питательных веществ. Это надо учитывать при составлении плана применения удобрений.

При расчетах потребности в удобрениях по выносу элементов питания учитывают, что потребление последних зависит также от соотношений питательных веществ в почве, обусловленных ее физико-химическими свойствами, осадками, температурой, агротехникой и другими факторами. При недостаточном учете всех сопутствующих факторов роста и развития растения фактический урожай может значительно отклоняться от запланированного [3].

1.6 Усвоение питательных веществ из почвы

Растения усваивают только часть питательных веществ, находящихся в почве или внесенных с удобрением, которая содержится в подвижных (растворимых) соединениях. Резкой границы между соединениями усвояемыми и неусвояемыми провести нельзя, так как вследствие различных биохимических и физиологических процессов соединения питательных веществ, неусвояемые для одних растений, оказываются усвояемыми для других. Усвоение питательных веществ зависит от условий почвенной среды (от интенсивности закрепления почвой того или иного элемента и других свойств почвы), влияющих на использование элементов питания из почвы, и от биологических особенностей, определяющих рост и развитие данного растения.

Усвояемую растением в течение вегетации часть питательных веществ вычисляют в процентах по отношению к общему их содержанию в почве в подвижных соединенияхи называют коэффициентом использования питательных веществ. Этот коэффициент является показателем усвоения подвижных форм питательных веществ данной сельскохозяйственной культурой на данной почве.

Для того чтобы определить потребность растения в удобрениях, кроме данных о выносе, необходимо располагать сведениями о запасе подвижных форм питательных веществ в пахотном слое каждого поля севооборота и о коэффициентах использования (усвоения) растениями основных элементов питания, содержащихся в почве. Когда определяют с помощью агрохимических анализов количество усвояемых элементов питания в почве, учитывают общий запас усвояемых элементов независимо от того, являются ли они природными соединениями, образовавшимися из материнской породы, или это остатки ранее внесенных удобрений.

Н. Н. Михайлов, Н. П. Карпинский отмечают, что для почв одного генетического типа и механического состава коэффициент использования зависит от запасов подвижных форм питательных веществ. В проведенном Всесоюзным институтом удобрений и агропочвоведения (ВИУА) микрополевом опыте коэффициент использования фосфора изменялся от 20 до 7. Наибольший процент использования подвижного фосфора был установлен у почв с очень низким содержанием питательных веществ. Однако это не означает, что на богатых почвах растениям труднее использовать имеющиеся элементы питания. Растения поглощают питательные вещества только в соответствии с потребностью, и если почва богата, то, естественно, в ней остается много неиспользованных элементов.

Это объясняется тем, что химический анализ учитывает все содержание элемента в подвижной форме даже на очень богатой почве, а потребности растений ограниченны, и на богатых почвах они усваивают только нужное им количество элементов. В этих условиях нет смысла вычислять коэффициенты для богатых почв, с избытком обеспечивающих потребности растений.

Коэффициенты использования растениями элементов питания из почвы следует вычислять только для таких почв, на которых получаются высокие эффекты от удобрений.

Колебания коэффициентов использования растениями питательных веществ из разных почв вполне закономерны. Например, известно, что доступность фосфатов почвы меняется в зависимости от механического состава, ее кислотности, богатства кальцием и железом.

Коэффициенты использования питательных веществ из почвы значительно изменяются в зависимости от свойств выращиваемой культуры, почвенно-климатических условий, в том числе запаса подвижных форм питательных веществ в почве, ее кислотности и величины урожая. Поэтому необходимо уточнять эти коэффициенты, а в связи с этим и дозы удобрений применительно к отдельным культурам в основных почвенно-климатических зонах на типичных почвах.

Корневая система, находящаяся в подпахотном и нижележащих горизонтах почвы, играет большую роль в снабжении растений влагой, но потребление питательных веществ идет в основном из пахотного слоя. Зная содержание питательных веществ в определенной навеске почвы, можно приблизительно определить и общее содержание их в пахотном слое. Для ориентировочных подсчетов принимают вес пахотного слоя одного гектара за 3000 т. При более точных расчетах вес пахотного слоя 0--20 см с 1 га принимается для суглинистых почв за 2600 т, а супесчаных за 2800 т. Вес пахотного слоя почв, богатых органическим веществом, значительно меньше. Для точного определения веса пахотного слоя следует определять объемный вес почвы без нарушения ее сложения и структуры.

Для того чтобы пересчитать запасы в почве доступных растениям питательных веществ в килограммы на 1 га, определенных ранее по анализу почвы в миллиграммах на 100 г, проводят следующий расчет. Например, при содержании подвижного фосфора (Р205) 6 мг на 100 г почвы его запас на 1 га в пересчете на вес пахотного слоя ? 3000 т составит 6*10*3000 000=180 кг.

Зная запас подвижных форм питательных веществ, можно определить коэффициент их использования растениями K1 по формуле:

К1 = a •b/c • 100,

где а ? урожайность выращиваемой культуры (в ц с 1 га);

b ? потребление питательных веществ в кг на 1 ц продукции, включая их содержание в соломе, ботве и пожнивно-корневых остатках;

с -- запас подвижной формы питательного вещества в почве в кг на 1 га.

Например, при урожае яровой пшеницы 15 ц с 1 га, выносе Р205 ?1,2 кг на 1 ц основной продукции и содержании в почве Р205 ? 6 мг на 100 г (180 кг на 1 га) коэффициент использования Р205 составит:

К1 = 15 •1,2/180 • 100 = 10%

Нельзя забывать, что для определения коэффициента использования какого-либо элемента из почвы берут урожай с делянки, не получившей данного элемента; например, для определения коэффициента использования фосфора берут растения с делянки, удобренной NK [3].

1.7 Использование питательных веществ из органических и минеральных удобрений

Растения усваивают как из почвы, так и из органических и минеральных удобрений только часть подвижных (растворимых) форм питательных веществ.

Многие авторы работали над определением коэффициентов использования питательных веществ из органических и минеральных удобрений.

Из органических удобрений наиболее полно изучены показатели использования питательных веществ навоза. Исследованиями, проведенными ВИУА (Мамченков, 1964), установлено, что коэффициент использования питательных веществ из навоза растениями первой культуры зависит по азоту от вида навоза, содержания азота в нем, вида подстилки, способа хранения навоза и других причин; по фосфору и калию мало зависит от степени разложения навоза, больше ? от различных доз азота и от величины доз навоза (табл. 6).

Таблица 6. - Использование элементов питания первой культурой (зерновыми) из навоза разной степени разложения (в % от общего содержания)

Качество навоза	Коэффициент использования
	N	Р205	К20
Слабо разложившиеся Средне разложившиеся Сильно разложившиеся Перегной многолетний	7,8 23,4 17,5 4,8	- 31,0 34,2 32,8	- 48,4 52,2 45,8

Д. Н. Прянишников (1963) принимал в своих расчетах следующие коэффициенты использования питательных веществ растениями в первый год действия навоза (среднего качества): азота 25%, фосфора 50 и калия 80%. Эти повышенные показатели использования питательных элементов из навоза можно применять на легких песчаных почвах.

1.8 Расчет эквивалентности удобрений

...