Проблемы рационального использования удобрений и средств химической защиты растений в сельском хозяйстве России

Зональный подход отражает научно обоснованную тактику, то есть выбор агротехнических приёмов и технологий возделывания культур применительно к конкретным почвенно-климатическим условиям ведения земледелия. В своё время В.И. Ленин писал: «Земледелие в Калужской губернии не то, что в Казанской… Не учитывать во всех этих вопросах местных отличий значило бы впадать в бюрократический централизм и т.п.,…значило бы мешать местным работникам в том учёте местных различий, который является основой разумной работы. (Ленин В.И. О двойном подчинении и законности. ПСС., т. 45, с. 198.).

Однако до настоящего времени эти элементарные требования системы земледелия не выполняются: нет строгого соблюдения чередования культур в севообороте, не везде стало правилом использование лучших районированных сортов, своевременное и качественное выполнение всех работ и т.д. Например, ещё в 1975 году в хозяйствах РСФСР было введено севооборотов на площади 94,6 % пашни, а освоено их лишь на 80,8 %. В 1985 году севообороты были введены на площади 96,5 %, а освоены на 85,9 %. В 2005 году введённые севообороты занимают менее половины пашни, а освоены и три четверти.

А между тем, простое введение севооборотов позволяет без дополнительных затрат повысить урожайность культур. Например, в опыте заложенном Д.Н. Прянишниковым в 1912 году в Тимирязевской академии урожайность ржи за 52 года составила в ц/га: при монокультуре без удобрений 3,7; при севообороте без удобрений 16,3; в севообороте с полным удобрением 29,9; в севообороте с удобрением и известкованием 33,3.

Мощным средством повышения продуктивности, устойчивости земледелия и рационального использования удобрений являются севообороты с чистым паром. Например, в Ставропольском крае, благодаря доведению площади чисты паров до оптимальных размеров (700 тыс. га) урожайность повысилась в 1,5 раза, а валовые сборы зерна возросли с 2,8 млн. тонн в среднем за 1961-1965 гг. до 3,5 млн. т до 3,7 в 1975-1980 гг. и до 4 млн. т в 1981-1985 гг. Паровой клин устойчиво даёт около половины всего зерна.

Зернобобовые культуры исполняют роль стабилизирующего фактора в сохранении и повышении плодородия почвы, поскольку обладают способностью фиксировать свободный азот из воздуха и мобилизовать труднодоступный для других растений соединения фосфора и калия.

Из зерновых бобовых культур наибольшей фиксирующей способностью отличается люпин, который при урожайности 30 ц/га усваивает из воздуха до 200 кг/га азота. Горох при такой же урожайности накапливает азота до 140 кг/га. Люпин оставляет в поле 38-40, а горох 25-30 кг/га азота. Особая роль этих культур в том, что они усваивают питательные вещества из труднодоступных соединений почвы. Так люпин потребляет фосфора из таких соединений в 100 раз больше, чем рожь. Усваивающая способность корневой системы гороха на 25 % меньше, чем у люпина, но в 3 раза больше, чем у яровой вики.

Всё это определяет высокую ценность зернобобовых культур как предшественников в севооборотах. По данным ВНИИ зернобобовых и крупяных культур урожайность картофеля после гороха была на 22 % выше, чем после ржи и на 13 % по сравнению с урожаем повторного посева. В этих же опытах размещение гречихи после зернобобовых культур обеспечило прибавку урожая по сравнению с пропашными и яровыми зерновыми предшественниками соответственно на 1,8 и 2,0 ц с 1 га. Рекордная в Нечерноземье урожайность озимой пшеницы сорта Инна 106 ц/га в 1992 году в Калужском НИИСХ была получена по чистому пару, оставленному после гороха.

Погоня за прибылью приводит к структурным сдвигам в севообороте, увеличению посевов самых эффективных культур. Например, подсолнечника, сахарной свёклы и др. Фермеры не заинтересованы в парах, а также в посевах не эффективных, но улучшающих почву - бобовых, однолетних и многолетних трав.

Наличие в структуре посевов не рентабельных, но улучшающих структуру почвы культур, приводит к сокращению чистого дохода в текущем году, однако способствует повышению урожайности и эффективности производства более рентабельных культур в следующем году. (Какой эффект перетянет? Где финансовые потери преобладают? Перспектива?. Как рассчитать, что сопоставить?)

Исследования научных учреждений и опыт передовых хозяйств подтвердили, что отрицательное воздействие засух может быть ослаблено применением удобрений. Способствуя развитию более мощной корневой системы, проникающей в более глубокие горизонты, и лучшему питанию растений, они создают условия для экономного расходования влаги из почвы. Дать пример Московской 39 -глубина корней, берут воду с 1 метра.

Так, в опытах проведённых в Алтайском крае в 1967-1975 гг. применение полного минерального питания в дозах N90P90K90 обеспечивало по сравнению с контролем уменьшение расхода влаги на формирование 1 ц зерна со 154 до 129 тонн. Внесение навоза в количестве 20 т/га в этих же условиях снижало расход влаги ещё на 15 т. Одновременно прибавка урожая яровой пшеницы от применения удобрений составила соответственно 2,8 и 1,2 ц/га. Аналогичные опыты проведенные на Украине и в других зонах дали аналогичные результаты.

По данным Ставропольского НИИСХ, применение удобрений наряду с уменьшением расхода воды на единицу продукции ускоряет созревание озимой пшеницы на 3-5 дней, что часто является существенным фактором, обеспечивающим высокую урожайность и хорошее качество зерна.

Технологии возделывания сельскохозяйственных культур.

Применение энергосберегающих и ресурсосберегающих технологий производства зерна даёт возможность снизить себестоимость единицы продукции на 10-20 %, затраты на горючее и смазочные материалы на 15-40 %, на минеральные удобрения на 15-20 %, на оплату труда на 10 - 15 %, на содержание основных средств - на 5-10%. (Липкович Э.И. Ж. Эк. с-х-ва., 2004, № 12, с. 10.)

Химизация является одним из элементов системы земледелия, который, несмотря на свою ведущую роль, находится в зависимости от других её элементов. Поэтому освоение зональных систем ведения сельского хозяйства, и, прежде всего, севооборотов, на современном этапе является важнейшей задачей хозяйств.

Интенсивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур.

Одним из решающих направлений рационального использования ресурсов в сельском хозяйстве и повышения эффективности производства продукции земледелия является применение интенсивных технологий, отражающих комплексное использование достижений научно-технического прогресса.

Ведь сущность интенсивных технологий состоит в том, чтобы с учётом местных природно-климатических условий и биологических особенностей наиболее продуктивных районированных сортов, комплексного использования всех имеющихся ресурсов. Обеспечить растению в течение всего вегетационного периода максимально благоприятные условия роста и созревания.

Поскольку в основе интенсивных технологий лежит обязательное соблюдение единства биологических законов развития растений, технологических, технических и экономических (в первую очередь организационных) факторов, обеспечивающих оптимальные условия для развития растений, их защиту от сорняков, вредителей и болезней, уборку в агротехнические сроки без потерь, то в итоге достигается получение высокого урожая и качественной продукции.

Интенсивные технологии дают возможность хозяйствам увязать экономические и производственные процессы с биологическим циклом развития растений, и таким образом появляется реальная возможность программировать урожайность, как по её величине, так и по себестоимости получаемой продукции. Интенсивные технологии включают подбор лучших районированных сортов растений, размещение посевов по лучшим предшественникам (то есть строгое соблюдение севооборотов), внесение органических и минеральных удобрений по нормам и срокам на запрограммированный урожай, применение интегрированных систем защиты растений от вредителей, болезней и сорняков, выполнение всех предусмотренных технологической картой работ в оптимальные сроки. Именно такое научно обоснованное использование всех факторов позволит производителю полнее реализовать биологический потенциал сельскохозяйственных культур, обеспечить высокую отдачу на затраченные ресурсы.

Применение интенсивных технологий связано в первую очередь с ростом затрат на возделывание культур, прежде всего на удобрения и средства защиты растений. Однако, возможно увеличение затрат на семена более высоких кондиций, на уборку и подработку продукции и т.д. В итоге, себестоимость единицы продукции может быть выше, чем при обычной технологии. В этом нет ничего особенного, поскольку получается продукция более высокого качества, оценка которой и её реализация производятся по более высоким ценам.

Внедрений интенсивных технологий в СССР позволило в 1985 году получить дополнительно 16 млн. т зерна, в 1986 году - более 24 млн. тонн, в 1987 - 32 млн. тонн. При этом заготовки зерна сильных, ценных и твёрдых сортов пшеницы достигли 30 млн. тонн, против 20 млн. тонн ранее. Окупаемость удобрений в эти годы была на 20-25 % выше, чем у культур, выращиваемых по обычной технологии.

Таким образом, в хозяйствах, располагающих достаточными материально-техническими ресурсами экономически целесообразно применять интенсивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур, позволяющих рационально использовать все ресурсы и обеспечить высокую окупаемость затраченных средств. При этом возможно сокращение площадей возделываемых культур, если нет необходимости наращивать объёмы производства.

В последние годы вновь получает распространение минимальная обработка почвы. Это позволяет снизить затраты на горюче-смазочные материалы, повысить производительность труда за счёт широкозахватных агрегатов и т.д. Однако её применение требует серьёзного экономического обоснования в каждом конкретном хозяйстве, даже, несмотря на наличие комбинированных агрегатов, сеялок прямого посева, чизельных и других орудий.

Проблема заключается в том, что через несколько лет каждое хозяйство столкнётся с проблемой нарастающего засорения полей сорняками. По данным СибНИИЗХима, по сравнению с традиционной технологией обработки почвы, основанной на вспашке, применение минимальных приёмов ведёт к усилению засорённости в 2-2,5 раза. Это происходит из-за того, что весь набор семян сорняков, возбудителей болезней и вредителей сохраняется на поверхности почвы. Растительные остатки являются носителями различных возбудителей болезней. При отвальной вспашке они перегнивают, а при минимальной обработке образуют подстилку для сохранения возбудителей болезней. Использованием орудий поверхностной обработки, которые срезают верхний слой почвы в 5-7 см, стимулируется развитие и распространение корне-отпрысковых сорняков. Таким образом, нужно резкое усиление химической защиты растений, иначе эта технология себя не оправдывает.

Эффективность применения гербицидов зависит от времени обработки полей. Например, для борьбы с осотом рекомендуется применение раундапа и других глифосатов при высоте сорняков 10-15 см, когда они молодые и активно вегетируют. Опыты ВНИИ фитопатологии показали, что в это время раундап использовать не эффективно. В это время в молодых растениях преобладает восходящий ток питательных веществ, а нужный нам нисходящий ток, с которым гербицид должен попасть в корневую систему, практически отсутствует. Лишь в начале бутонизации, когда растение начинает нарабатывать пластические вещества в запас и направлять их в корни, надо применять глифосат. Тогда гербицид пойдёт в корневую систему и уничтожит растение полностью. А применённый при высоте сорняков 10-15 см глифосат просто «срежет» сорняк по корневую шейку и глубже не пойдёт. Живые же корни начнут создавать новые почки, и распространение сорняков только усилится.

Широкое применение интенсивных технологий в сельском хозяйстве страны требует обязательной технологической модернизации. Для этого нужно несколько условий. Адекватное восприятие проблемы государством и обществом, наличие современных агротехнологий, их научного, ресурсного, кадрового и информационного обеспечения, экономическое стимулирование, развитие социальной и рыночной инфраструктур, совершенствование земельных отношений.

Например, ЗАО «Ломовское» Орловской области применяет интенсивные технологии при возделывании зерновых культур на площади 5050 га, получая озимой пшеницы по 7,0 т/га, ячменя по 6,7 т/га. Применение интенсивной технологии стало возможным после приобретения почвообрабатывающей техники нового поколения от фирм Европы и США. Эти машины позволили в 2 раза сократить расход топлива, повысить в 3 раза производительность труда, в 2,4 раза снизилась нагрузка на технику в расчёте на 1000 га. Стали применяться природощадящие технологии.

Локальное внесение удобрений.

Локальное (ленточное) внесение создаёт условия для экономного использования питательных веществ удобрений и запасов почвенной влаги, повышает коэффициент использования удобрений, способствует уменьшению потерь их из почвы и сокращению их расхода, а также снижает зависимость посевов культурных растений от пестицидов

Локальное внесение удобрений базируется на использовании машин, оборудованных специальными устройствами для внесения удобрений в почву в определённых дозах на заданную глубину. Многолетними исследованиями, как в нашей стране, так и за рубежом, показано, что использование этой технологии позволяет увеличить урожайность зерновых культур на 2-5ц/га, картофеля на 20-50, сахарной свёклы - на 20-30, овощных, кормовых и силосных культур на 20-40, подсолнечник и сои на 2-3 ц/га. То же показали обобщенные данные Географической сети опытов ВИУА за 1957-1981 годы.

Ленточный способ внесения удобрений одновременно с предпосевной культивацией снижает расход влаги на образование 1 ц зерна в сравнении с разбросным способом до 15 %, гарантируя получение стабильных урожаев в любой неблагоприятный год. (Панников В.Д. с. 106)

Эффективность этого приёма зависит от ряда условий - уровня плодородия почв и их механического состава, условий влагообеспеченности культур, применяемых сортов, форм, видов и доз удобрений, параметров размещения их в почве (глубины от поверхности, расстояние от посевного или посадочного рядка, ширины ленты).

Установлено, что более эффективным является локальное внесение на связных суглинистых почвах, чем на песчаных и супесчаных. Различия в эффективности такого внесения удобрений на почвах разного механического состава более чётко проявляются в засушливые годы. При высокой влагообеспеченности в вегетационный период эффективность локального внесения удобрений на связных и лёгких почвах выравнивается.

Обязательно надо учитывать, что эффективность локального внесения удобрений зависит и от плодородия почв, уровня обеспеченности растений доступными для них питательными веществами. На слабоокультуренных почвах, характеризующихся повышенной кислотностью и низкой обеспеченностью питательными веществами, она выше. С повышением уровня обеспеченности дерново-подзолистых почв фосфором и калием до 240-260 мг Р2О5 и К2О на 1 кг почвы эффективность ленточного внесения NPK под зерновые культуры имеет тенденцию к снижению, а под картофель и кукурузы на силос возрастает. На почвах с низким содержанием питательных веществ, где потребность растений в фосфоре и азоте выражена одинаково, отсутствие одного из этих элементов в удобрении вызывает снижение урожая, особенно резкое при ленточном внесении. В связи с этим все элементы полного минерального удобрения на слабо- и средне окультуренных почвах надо вносить в одну ленту. Локализация одного из элементов удобрений на фоне разбросного применения других, как правило, снижает урожай на известкованных почвах, обостряется потребность в калии, поэтому при внесении локально удобрений надо иметь в их составе этот элемент.

На окультуренных почвах с высоким уровнем фосфора и калия будет эффективно локальное внесение азотного удобрения.

Локальное внесение удобрений, создавая более благоприятные условия питания растений по сравнению с разбросным, активизирует жизнедеятельность растений в начальный период их роста, способствует интенсивному и ускоренному их развитию, что повышает конкурентоспособность культурных растений по отношению к сорнякам и значительно снижает засорённость посевов.

Важным условием, определяющим высокую окупаемость удобрений урожаем при их ленточном внесении, являются биологические особенности культур и сортов, их отзывчивость на условия питания, сроки созревания, устойчивость зерновых культур к полеганию.

Повышение коэффициента использования питательных веществ удобрений при ленточном внесении позволяет уменьшить дозы удобрений, по сравнению с разбросным способом, на 25- 30 %. В большинстве природно-экономических зон страны самым эффективными являются дозы от 30 до 90 кг д.в. азота, фосфора и калия на гектар.

Эффективность ленточного внесения удобрений возрастает при применении гербицидов, ретардантов и других средств защиты растений.

По данным полевых опытов с 15N, проведённых в CCCР, коэффициент использования азота для сельскохозяйственных культур был различным и колебался от 19 до 44 %.

Таблица 13 Коэффициент использования азота удобрений различными культурами

Как правило, растения используют лишь менее 50 % азота удобрения, а другую половину составляют потери. Коэффициент использования азота колеблется в зависимости от почвы (особенно её механического состава), количества выпадаемых осадков, режима орошения, вида сельскохозяйственной культуры, формы азотного удобрения и т.д.

Локальное внесение удобрений создаёт чётко выраженную гетерогенность почвы по содержанию элементов питания и биологической активности, что влияет на формирование корневой системы растений и характер поглощения м элементов питания. Корневая истема под воздействием высоких осмотических сил почвенного раствора в очагах дифференцируется на высоко- и низкосолевые корни. Высокосолевые корни характеризуются повышенной поглощающей и синтетической деятельностью и вносят основной вклад в обеспечение надземной части растений элементами питания и аминокислотами. Низкосолевые корни не входят в контакт с очагами удобрений и обеспечивают растения водой. Специализация корневой системы при локальном внесении позволяет растениям более полно и экономно использовать питательные вещества удобрений запасы почвенной влаг, повышает устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды, в частности к засухе, и экономит энергетические ресурсы растений для формирования продуктивной части урожая.

Микроудобрения

Микроэлементы играют важную роль в жизни растений, поэтому наряду с обеспечением их азотом, фосфором и калием, необходимо, чтобы растения не испытывали недостатка в цинке, марганце, меди, молибдене, боре и других элементах. Площади с недостаточным содержанием подвижного цинка в стране составляли в 1998 году 95 %, кобальта 86, молибдена 81, марганца 58, меди 49, бора 38 %. (Войтович Н.В., 1997). Учитывая, что за прошедшие годы применение микроудобрений было незначительным, эти площади мало изменились.

Кроме азотных, фосфорных и калийных удобрений для обеспечения сбалансированного минерального питания растений селу надо поставлять магниевые, серосодержащие и микроудобрения (борные, молибденовые, ме6дные, цинковые, марганцевые, кобальтовые и др.) для районов недостаточным содержанием в почве соответствующих питательных веществ.

По расчётам учёных России требуется 17,7 тыс. тонн микроэлементов, США требуется 76 тыс. тонн, а вносится у них 58 тыс. тонн.

Обеспеченность почв микроэлементами в значительной степени зависит от степени их окультуренности, в частности, от содержания гумуса и кислотности. С увеличением содержания гумуса возрастает содержание бора и меди, на сильнокислых кислых почвах содержание доступного для растений бора ми меди увеличивается, а на известкованных нейтральных и слабощелочных - снижается. Щелочная реакция способствует усилению подвижности молибдена и марганца, и в тоже время в кислой среде происходит переход этих элементов в менее подвижные и труднодоступные соединения.

На землях с повышенным содержанием фосфора следует применять микроудобрения, и в первую очередь цинковые, поскольку при высоком содержание фосфора блокируется поступление цинка в растения.

Исследования, проведенные в Географической сети опытов, показывают высокую эффективность микроудобрений (табл. 13). Это относится как к использованию микроудобрений при внесении в почву, так и при предпосевной обработке семян. В современных условиях кризиса и высоких цен на средства химизации, предпочтение следует отдавать предпосевной обработке семян, где при гидроаэрозольной обработке можно применить многокомпонентную смесь питательных веществ.

Таблица 14 Эффективность применения микроудобрений

Необходимость и целесообразность применения микроудобрений подтверждается тем, сколько этих элементов выносится с урожаем культур. В таблице приводятся сравнительные данные выноса серы и фосфора при указанной урожайности. Как видно, это достаточно высокие цифры, причём такие культуры как турнепс и капуста выносят микроэлементов больше, чем фосфора.

Таблица 15 Вынос серы и фосфора некоторыми культурными растениями

Таким образом, применение микроэлементов является обязательным приёмом, который обеспечивает растения нужным элементом, способствует их оптимальному развитию, что позволяет получать высокие урожаи культур и иметь хорошие показатели окупаемости удобрений.

Известкование, гипсование и другие виды химической мелиорации

В системе мероприятий, способствующих рациональному использованию удобрений и средств защиты растений и получению высоких урожаев значительное место занимает известкование кислых почв. Важнейшая природоохранная функция известкования почв состоит в том, что при оптимизации реакции среды в почве улучшаются фосфатный и азотный режимы. Из произвесткованных почв на 20-40 % уменьшается вымывание калия с инфильтрационными водами. При этом на почвах, произвесткованных полными дозами, можно на 15-20 % снижать нормы азотных и фосфорных удобрений.

А таких земель в стране 43,2 млн. га, в Нечернозёмной зоне 30,6 млн. га или 77,5 % пашни. Из-за повышенной кислотности почв и низкой эффективности применения на них туков ежегодно не добирается, по данным ВНИИА имени Д.Н. Прянишникова, до 17-18 млн. т продукции в пересчёте на зерно.

Отрицательное действие повышенной кислотности почвы на растения связано с тем, что для выращивания большинства из них требуется слабо-кислая или нейтральная реакция среды. (Таблица 16).

Таблица 16 Оптимальная реакция почвенной среды для основных сельскохозяйственных культур

Если в хозяйствах хотят обеспечить высокоэффективное и рациональное использование удобрений, то необходимо всегда иметь в виду, что, например, оптимальные условия произрастания всех бобовых культур, за исключением люпина, обеспечиваются при рН почвы от 5,5 до 7,5. Овёс, картофель и рожь могут успешно возделываться при более широком интервале рН, а пшеница и ячмень требуют слабокислой или нейтральной реакции почвенного раствора.

При подкислении почвы происходит снижение доступности содержащихся в ней фосфатов растениям, так как наблюдается разрушение многих вторичных глинистых минералов с высвобождением свободных ионов трёхвалентного железа и алюминия которые, реагируя с фосфат-ионами, образуют трудно растворимые фосфаты. Снижение доступности растениям фосфора при высокой концентрации и водородных ионов в почве может быть связано также с усилением сорбционной связи фосфат - анионов с почвенным поглощающим комплексом. (Петербургский А.В., 1959). Поскольку токсичность алюминия проявляется лишь на кислых почвах, то она часто сопровождается высоким содержанием Mn и Fe в растениях и снижением концентрации в них Ca и Mg.

При нейтрализации почвенной кислотности и снижении содержания в почве до минимума подвижного алюминия путём известкования наблюдается значительное улучшение фосфорного питания растений (Кирпичников, 1989).

По результатам многочисленных исследований, после известкования отдача минеральных удобрений при возделывании клевера повышается в 1,5 раза, озимой пшеницы и озимой ржи в 2 раза, ячменя в 1,8 раза. По данным ВНИИА имени Д.Н. Прянишникова ежегодный недобор продукции растениеводства составляет около 16 млн. т зерновых единиц (Державин Л.М.)

Чтобы решить эту проблему необходимо известковать около 9 млн. га, а для этого нужно до 90 - 100 млн. т известковых удобрений, против 34-36 млн. тонн, что получало наше сельское хозяйство в 1990 году. Сегодня поставляется селу только около 2,0 млн. тонн.

Качество минеральных удобрений и правильное соотношение

между N P K

Таблица 17 Плановые дозы минеральных удобрений под культуры, возделываемые по индустриальной технологии

Например, в Краснодарском крае в 1990 году соотношение было 1:0,9:0,5, то в 2006-2007 годах оно равнялось 1:0,5:0,07 (рекомендованное 1:1,2:0,4 для чернозёмов обыкновенных и южных).

Важным условием повышения эффективности химизации является улучшение качества выпускаемых туков. Динамика среднего содержания питательных веществ в минеральных удобрениях выглядит следующим образом: 1965 г. - 26,4 %, 1970 г. - 29,4 %, 1975 г. - 35,8 %, 1980 г. - 38,0 %, 1985 г. - 42 %, 1990 г. - 45 %. В настоящее время выпускаются туки с содержанием питательных веществ 48 % и более. Повышение содержания питательных веществ в туках, улучшение физического состава и возможность производить тукосмешение без предварительной подготовки удобрений значительно повышает экономический эффект и снижает затраты труда при внесении их в почву. Опыт передовых хозяйств свидетельствует, что при грамотном использовании удобрений обеспечивается существенное повышение экономического плодородия почвы, растёт урожайность и валовой сбор сельскохозяйственных культур.

При правильном соотношении вносимых удобрений растениям легче получить необходимое количество каждого удобрения, что в итоге уменьшает вынос питательных веществ, позволяет при этом поднять урожайность. Например, растения ячменя сорта Московский-2 при оптимальном соотношении NPK составил: N - 30-35 кг; P - 10,6-11,3 кг; K - 24,4-26,2 кг. Растения ячменя сорта Прима при оптимальном соотношении NPK составил: N - 30-35 кг; P - 10,7-11,2 кг; K - 23,6-26,7 кг. (Каничев В.И., 1999).

Качество работ по внесению удобрений

Обеспеченность сельского хозяйства машинами для внесения минеральных удобрений составляла к началу 90-х годов прошлого века 60 %, а тукосмесительными установками лишь 9 %. Учитывая, что срок их службы составляет 6-8 лет, а их выпуск в стране был прекращён в 90-е годы, можно сказать, что техники для качественного внесения минеральных удобрений в хозяйствах России нет. Например, в ОПХ имени Мерецкова нет ни одной машины для внесения удобрений.

В значительной мере эффективность удобрений зависит от качества работ по внесению как органических, так и минеральных удобрений. Острый недостаток и низкое качество машин по внесению средств химизации приводят из-за неравномерности поверхностного внесения туков к снижению эффективности азотных удобрений на 45-50 %, фосфорных на 15-20 %, калийных и сложных - на 36-40 %. Неравномерность внесения минеральных удобрений машинами центробежного типа достигает в производственных условиях 60-80 % и превышает агротребования в 2-3 раза. Из-за недостатка и низкого качества технических средств для уборки и хранения урожая потери зерна достигают 30 %, а плодово-овощной продукции до 40-50 %.

В период 1965 по 1990 годы работа по оценке качества внесения удобрений осуществлялась в масштабе всей страны. Например, проведённая в 1985 году оценка качества работ по внесению средств химизации в 54 областях СССР, и в том числе в 24 областях России, показала, что удобрения были внесены лишь на 71 % площадей, которые считались удобренными. При этом наземной техникой удобрения с оценкой «плохо» внесены на площади 24,2 %, а авиацией - на 50 %. С оценкой «хорошо» и «отлично» наземными агрегатами удобрения внесены на площади 38 %, а авиацией - только на 18 %. Это означает, что неравномерное распыление или разбрасывание удобрений по полю часть растений оставляет без дополнительного питания, другая часть получает его в избытке, что ведёт к неравномерности созревания, разному качеству продукции, возникновению очагов болезни и т.д. Таким образом, исключается максимальная отдача средств и не достигается рационального использования ресурса, то есть удобрения.

Повышенные требования к качеству работ по внесению удобрений не могут быть реализованы без хороших сельскохозяйственных машин. К сожалению, в настоящее время подкормка растений азотными удобрениями ведётся старыми разбрасывателями, имеющими паспортную неравномерность распределения удобрений в пределах 30-35 %. Этот результат оценивается по шкале «плохо».

Выпускаемые опрыскиватели имеют неравномерность расхода жидкости между распылителями равную 20 %, а при уклоне местности - до 40 и даже 60 %.

Машин, отвечающих новым требованиям, для подкормки посевов и внутрипочвенного внесения в зерновом производстве лишь около 1,5 % (было в 1992 году 9,4 %). Современных опрыскивателей менее 1,0 %, а агрегатов для приготовления растворов гербицидов - 0,5 %.

Рациональное использование удобрений и других средств химизации требует своевременного внесения агрохимикатов в почву, а не разбрасывания их по поверхности. В 80-е годы из-за этого в водоёмы попадало до 20 % от общего количества использованных минеральных удобрений. Вынос может достигать для азота - 50 % и более, калия - 15 %, фосфора - 2-5 %.

При существующем положении с машинами данного назначения не могут быть выдержаны оптимальные сроки проведения операций, страдает качество работ. В итоге, резко снижается действенность удобрений и средств защиты растений, что отражается на уровне урожайности, качестве продукции и экономических показателях.

Учёными и производителями сельскохозяйственной техники разработаны транспортно-технологический комплекс для транспортирования и внесения жидких органических и минеральных удобрений, обеспечивающий повышение урожайности на 25-30 %, снижение расхода топлива на 18-20 %; перспективный типаж технических средств для фермерских хозяйств с более высокими показателями, чем у отечественных и зарубежных аналогов; комплекс машин нового поколения для производства льна-долгунца, соответствующий лучшим мировым аналогам и т.д.

Таблица 18 Динамика изменения кислотности почвы в Нечернозёмной зоне России

Устранение сорняков (борьба с сорняками). Потери продуктивности сельскохозяйственных культур при сильной и средней степени засорённости достигают 30-40 %. В современном земледелии России среднюю, сильную и очень сильную степень засоренности имеет 70-80 % площади посева. По расчётам профессора Державина Л.М. отчуждение NPK c засорённых полей составляет 1/3 от выноса этих питательных веществ культурными растениями. Кроме того, сорняки, затеняя и иссушая почву, снижают активность почвенных микроорганизмов, что приводит к замедлению процессов разложения органического вещества и уменьшению содержания доступных для растения питательных веществ в почве.

Только в 2007 году более 120 изученных препаратов получили государственную регистрацию. Всего сегодня Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешённых к применению в Российской Федерации включает 504 препарата.

Фосфоритование.

Сокращение объёмов применения минеральных и органических удобрений в 10 раз, а фосфорных в 23 раза в сравнении с 1990 годом ещё более тревожно, если учитывать ту роль, что принадлежит азоту и фосфору в формировании растений и их урожая.

Значение азота в жизни растений известно. Это центральный элемент белков, а белковые вещества - главная составляющая протоплазмы и ядра клетки. Азот входит в состав молекулы хлорофилла, и, следовательно, без него не может происходить процесс фотосинтеза. Поэтому внесение азотных удобрений в почву быстро отражается на росте урожайности.

Фосфор является жизненным спутником азота во всех процессах и играет в них не меньшую роль. Так же как азот, он содержится в репродуктивных органах растений, входит в состав нуклеопротеидов, которые являются белковыми солями нуклеиновых кислот. Ядро клетки и носители наследственности организма - хромосомы также построены из нуклепротеидов. Главная часть хромосом - фосфорсодержащая дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Составной частью хромосом является также другая фосфорорганическая рибонукленовая кислота (РНК). Обе эти кислоты играют ведущую роль в жизненных процессах растений и наследственности.

Также важное значение имеет аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Она определяет макроэргические связи и является исходным звеном, обеспечивающим энергетическую основу развития различных биохимических процессов, в том числе дыхания растений.

Таким образом, фосфор занимает исключительное место в механизме биохимических реакций. Нормальное фосфорное питание сельскохозяйственных культур обеспечивает стабильные урожаи и высокое качество продукции даже в неблагоприятные годы. У зерновых культур возрастает доля зерна в общем урожае, в овощах, плодах и корнеплодах фосфор увеличивает содержание сахаров, а в клубнях картофеля - содержание крахмала, у льна и конопли повышается качество волокна, увеличивается его длина, прочность, волокно становится более тонким и приобретает приятный блеск. Под влиянием фосфорных удобрений усиливаются рост и ветвление корней, растение лучше используют влагу и питательные вещества почвы, повышается зимостойкость растений, ускоряется их развитие и созревание.

Зная и учитывая роль азота и фосфора в жизни растений, необходимо обеспечить оптимальные соотношения азота и фосфора в удобрениях с учётом пищевого уровня почв, что обеспечит рациональное использование и высокую эффективность туков.

Улучшение фосфатного состояния кислых почв происходит преимущественно при внесении фосфорных удобрений, в том числе, фосфоритной муки. Из-за прекращения выпуска фосфоритной муки мероприятия по улучшению фосфатного состояния земель в Российской Федерации почти не проводятся, несмотря на то, что доля почв сельскохозяйственных угодий с недостаточной обеспеченностью доступным фосфором достигла 70 %. Это приводит к нарушению природного равновесия элементного состава в почвах, ухудшению энергетического баланса в агроэкосистемах, снижению продуктивности земледелия. Поэтому оптимизация фосфатного состояния почв с использованием фосфоритов различных месторождений является актуальной проблемой.

Одним из основных лимитирующих факторов получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур продолжает оставаться низкий уровень содержания подвижных форм фосфора в почвах. Как свидетельствуют данные агрохимических обследований около 70 % площадей пашни страны содержат в почве менее 100 мг/кг Р2О5, что явно недостаточно.

Повышение содержания подвижного фосфора в почвах с 63 до 198 мг/кг, по результатам 194 полевых опытов, проведённых проектно-изыскательскими станциями химизации в хозяйствах, способствовали повышению урожайности зерновых с 19,8 до 30,1 ц/га. Следовательно, во всех зонах России желательно (необходимо) довести фосфатный уровень в почвах до 200 мг/кг почвы.

Таблица 19 Продуктивность дерново-подзолистых почв различной степени окультуренности и уровня обеспеченности почв подвижным фосфором (1973-1983 гг.)

Применение органических удобрений.

Значительным резервом роста урожайности и повышения или поддержания плодородия почв являются органические удобрения. Их применение позволяет увеличивать количество питательных веществ, которые участвуют в создании урожая. Основным органическим удобрением является навоз от разных видов домашних животных. Значение навоза заключается в том, что в его составе имеются все макро- и микроэлементы, в которых нуждаются растения, а органические вещества (солома, торф, опилки или другие подстилочные материалы) способствуют улучшению структуры почвы и развитию микрофлоры, повышают содержание гумуса, и т.д.

С ростом объёмов применения минеральных удобрений роль органических не только не падает, но даже возрастает. По этому поводу Д.Н. Прянишников писал: «Не правильно думать, будто с развитием химической промышленности и широким распространением минеральных удобрений значение навоза должно отходить на задний план: наоборот, с ростом применения минеральных удобрений будет возрастать и количество навоза…».

Под влиянием вносимого в почву органического вещества навоза улучшаются физико-химические и биологические свойства почвы, создаются оптимальные условия минерального питания растений, повышается биологическая ценность продукции. Установлено также положительное влияние органических удобрений на закрепление в малоподвижных и недоступных растениям формах радиоактивного стронция и ряда тяжёлых металлов, на очищение почвы, загрязнённой пестицидами.

При сочетании удобрений мобильное органическое вещество, усиливая деятельность почвенных микроорганизмов, способствует временному биологическому закреплению излишков минеральной пищи в микробной плазме, что приводит к уменьшению подвижности азота и потерь его от вымывания, нитрификации и денитрификации, а наряду с этим - к повышению подвижности и доступности растениям фосфора. Такое многостороннее воздействие на все стороны «жизни» микроценоза необходимо использовать всем хозяйствам, чтобы гарантировать высокую продуктивность земельных угодий, достаточную окупаемость вкладываемых в производство средств и труда.

По данным многих отечественных и зарубежных исследований «гумусовый эффект» то есть дополнительная прибавка урожая от органических удобрений, по сравнению с эквивалентным количеством питательных элементов минеральных удобрений, составляет 5-10 %. Особенно он возрастает в экстремальных условиях, например, в засушливые годы.

Помимо указанных органических удобрений могут также использоваться некоторые виды сапропеля, опилки, кора, лигнин и прочие органические отходы промышленности и коммунального хозяйства, не содержащие тяжёлых металлов и токсических веществ. Правильное сочетание навоза и минеральных туков создаёт условия для непрерывного улучшения биологического круговорота веществ в почве, обеспечивает рост её эффективного плодородия. Поэтому в странах Западной Европы высокие урожаи достигнуты именно в результате совместного применения минеральных удобрений и навоза. Например, в Англии, Дании, Германии на 1 га пашни всегда вносят 10-15 тонн навоза, а в Голландии даже в 2 раза больше.

Исследования учёных и опыт хозяйств свидетельствуют, что роль органических удобрений в повышении урожайности и качества продукции известна и разделяется всеми хозяйственниками. Однако широкому применению их препятствует ограниченность в технических средствах, слабое развитие животноводства и невысокая численность животных, отсутствие в хозяйстве системы работ по производству и применению органических удобрений, нарушения принципов земледелия и другие организационные причины. Поэтому при годовой потребности земледелия страны в объёме около 1 млрд. тонн (10 т/га пашни) в последние годы применяется лишь 5 % этого объёма.

Сидеральные удобрения

Деградация пахотных земель из-за недостатка вносимых в почву органических удобрений в значительной степени может быть замедлена при применении зелёных удобрений. Исследования учёных в этой области показывают, что практически в любом регионе страны сидеральные удобрения имеют высокую эффективность. В качестве сидеральных культур используют донник белый и жёлтый, редьку масличную, рапс, вику гречиху и овёс и другие культуры.

Например, исследования Татарского НИИСХ за 1985-2007 годы показал, что наиболее эффективным сидеральными культурами были донник белый и жёлтый, рапс и редька масличная. Донник при урожайности 26,0 т/га по агрономической эффективности как удобрение не уступает подстилочному навозу, внесённому в чёрном пару в дозе 40 т/га.

Использование донника, рапса и редьки масличной в сидеральном пару повышает продуктивность севооборота на 0,3-0,5 т/га зерновых единиц или на 15 -20 % в сравнении с чёрным паром без удобрения. Наилучшим способом заделки зелёной массы урожайностью 35-40 т/га является измельчение и обработка почвы тяжёлым дисковыми боронами (БДТ-7; ГД-7), а при более высокой урожайности - измельчение и обработка плугом на глубину 14-15 см. В севооборотах с удельным весом зерновых культур 65-75 % при органоминеральной системе удобрения доля сидеральных паров должна быть не менее 50 % от общей площади пара. В этом случае сидераты обеспечивают положительный баланс гумуса (до 1,5 т/га пашни в год), снижают затраты на производство зерна на 12 - 15 % в сравнении с удобренным чистым паром, а один кг NPK сидератов оказывается в 2 раза дешевле одного кг д.в. минеральных удобрений.

Минеральным удобрениям в обозримом будущем нет альтернативы и при биологизации земледелия, эффективность которой определяется микробиологической деятельностью почвы. Последняя зависит не только от водно-воздушного и теплового режимов почвы, но и от содержания органического вещества, питательных элементов и реакции почвенной среды, то есть от агрохимических свойств почв, внесения удобрений и химических мелиорантов. Именно поэтому распространение биологического земледелия получило в странах Западной Европы или США, на полях, где столетиями вносилось большое количество органических и минеральных удобрений, где создано столь высокое плодородие почв, что позволяет в течение нескольких лет получать достаточно высокие и устойчивые урожаи без дополнительного внесения минеральных удобрений.

Мобильное органическое вещество почвы и навоза влияет на эффективность минеральных удобрений, особенно когда их вносят высокими дозами. Рациональное, а значит, эффективное использование минеральных удобрений зависит от того, насколько в хозяйстве налажено накопление, хранение и применение органических удобрений, в первую очередь навоза. Ещё Д.Н. Прянишников писал, что «дело в том, что без правильной организации использования навоза не может быть налажено действительно рациональное применение и минеральных удобрений».

Наиболее эффективная и экологически обоснованная - органо-минеральная система удобрений. Это объясняется взаимным дополнением преимуществ составных элементов системы. Ведь в первый период вегетации растения больше используют элементы минеральных удобрений (как более доступные), а во второй период, после разложения, элементы органических удобрений.

Как было установлено исследованиями разных авторов, органо-минеральная система удобрений на 15-20 % эффективнее минеральной. Внесение органических удобрений, особенно повышенным дозами (50 - 60 т/га) повышает влагоёмкость и водоудерживающую способность, улучшает другие водно-физические свойства почвы, заметно снижает коэффициент транспирации с поверхности почвы.

В 80-х годах прошлого века площадь пашни, удобряемая органическими удобрениями составляла 7-8 %. Органические удобрения вносились преимущественно под кукурузу на зерно - до 20-25 % от площади посева, под сахарную свёклу - 10-15 %, под картофель - 50-60 %, под овощные культуры - 25-35 %, под кукурузу на силос -15-20 %. Даже с учётом последействия навоза удобренные площади были недостаточны и не могли быть основой получения высоких урожаев на всей площади посевов. Сейчас внесение органических удобрений сократилось до 47 млн. тонн, то есть в 9,5 раза. На 1 га посева приходится только 0,6 тонны навоза, а общая удобряемая органикой площадь составляет чуть более 4 %. При этом, если раньше дозы органических удобрений на 1 га составляли более 40 тонн под зерновые, 51 тонну под сахарную свёклу, 65-70 тонн под картофель, до 80 тонн под овощные культуры, то сейчас на 1 га приходится лишь около 10 тонн. А ведь именно на таких полях, при одновременном внесении и минеральных удобрений хозяйства получают высокие и устойчивые урожаи культур. Опыт передовых хозяйств страны подтверждает, что наибольшая эффективность минеральных удобрении достигается при внесении их в сочетании с органическими. Например, колхоз имени Владимира Ильича Ленинского района Московской области на протяжении 30 лет получал стабильные и высокие урожаи всех культур. Внесение органических удобрений под зерновые культуры составило 24 т/га, под картофель 73,0 т/га, кормовые корнеплоды 300 т/га, кукурузу на силос 60 т/га. Внесение минеральных удобрений в 1986-1990 годы достигло 470 кг/га д.в., под картофель 350 кг/га д.в., кукурузу на силос 390 кг/га д.в., под многолетние и однолетние травы - 360 кг/га д.в. (таблица 21).

Таблица 21. Среднегодовая урожайность основных сельскохозяйственных культур в колхозе имени Владимира Ильича (ц/га)

Аналогичные результаты были достигнуты в колхозе «Борец» Раменского района Московской области. В 1981-1990 гг. в хозяйстве внесли под зерновые по 19 тонн органически удобрений и 370 кг минеральных в д.в. Средняя урожайность за десять лет составила 40,1 ц/га. Под картофель было внесено по 39 тонн органически удобрений и 520 кг минеральных в д.в. Урожайность за десять лет составила 260,1 ц/га. Таких примеров в стране было много в каждом из регионов.

Комплексное агрохимическое окультуривание полей.

Результаты многолетних исследований проведённых учёными в различных регионах страны (Чумаченко И.Н., 1969; Войтович Н.В., 1982, 1997; Постников А.В., Шафран С.А. 1987; и др.) показали, что наибольшая эффективность органических и минеральных удобрений, химических мелиорантов и средств защиты растений достигается при их интегральном применении. Такой подход не противоречит и практическим задачам, так как обусловлен объективными требованиям. Во-первых, на больших площадях во всех регионах для улучшения свойств почвы необходимо воздействовать одновременно на несколько факторов: изменить реакцию почвенной среды, улучшить физические, химические и биологические свойства почвы; регулировать содержание питательных веществ путём внесения удобрений; проведения культуртехнических, мелиоративных и других мероприятий, направленных на повышение плодородия почв. Во-вторых, преимущества интегрального применения средств химизации проявляются в более сбалансированном, рациональном и экологически обоснованном их использовании, что способствует повышению производительности труда и снижению материальных, трудовых и энергетических затрат при выполнении всех операций. минеральный удобрение растение химизация

На значительных площадях сельскохозяйственных угодий России для повышения плодородия существенного улучшения свойств почвы необходимо одновременное воздействие на несколько факторов, определяющих уровень урожайности возделываемых культур: изменить реакцию среды, улучшить физические, химические и биологические свойства почвы, регулировать соотношение доступных растениям питательных веществ, включая микроэлементы; проводить культуртехнические, мелиоративные и противоэрозионные мероприятия.

В этих условиях в 80-х годах прошлого века в Российской Федерации широкое распространение получило осуществление комплексного агрохимического окультуривания полей (КАХОП). Основные особенности применения КАХОП: комплексность в соответствии с агрохимическим состоянием почвы и потребностями культур в последующие годы ротации севооборота или его звена; внесение удобрений в лучшие агротехнические сроки и в объёмах, необходимых для существенного повышения плодородия почвы и обеспечения более высокого урожая сельскохозяйственных культур. В системе КАХОП могут использоваться органические и минеральные (твёрдые и жидкие) удобрения, проводятся химическая мелиорация, фосфоритование, вносят микроэлементы, ретарданты и другие средства химизации.

Преимущества КАХОП по сравнению с обычным способом применения средств химизации проявляются в рациональном использовании техники, повышении её производительности за счёт концентрации машин и сельскохозяйственных орудий на одном объекте, выравнивании уровня плодородия полей севооборота, исключении резких колебаний урожайности культур в полях севооборота. Выполняемые работы финансировались частично за счёт государства (известкование, фосфоритование, гипсование и др.), а частично оплачивались колхозами и совхозами. Смешанное финансирование работ влияло на себестоимость получаемой продукции, поскольку на неё относились лишь затраты сельскохозяйственных предприятий.