Земледелие с основами почвоведения и агрохимии

Солонцы отличаются неблагоприятным водно-воздушным режимом: при увлажнении солонцовый горизонт набухает, становится практически водонепроницаемым, очень вязким, а при подсыхании превращается в твердую плотную массу. Все это служит серьезной преградой для корней растений и не поддается механической обработке.

Щелочная реакция неблагоприятна для большинства сельскохозяйственных культур и почвенных микроорганизмов и снижает растворимость и доступность растениям фосфора, железа, марганца, бора и других элементов. Поэтому без нейтрализации щелочности урожаи культур на таких почвах очень низкие и плохого качества.

Солонцы размещаются пятнами различной площади среди преобладающих зональных почв лесостепной, степной и полупустынной зон.

Коренное улучшение солонцов достигается заменой в ППК натрия на кальций путем гипсования; удалением образующихся солей натрия промывкой и разрушением солонцового горизонта.

Гипсование - основной прием химической мелиорации для коренного улучшения солонцов и солонцеватых почв, содержащих более 10% Na от общей емкости поглощения. При внесении в почву гипса устраняется сода, придающая повышенную щелочность почвенному раствору, а поглощенный почвой натрий вытесняется и заменяется кальцием с образованием в растворе нейтральной соли - сульфата натрия.

При образовании в растворе небольшого количества Na₂SO₄ он не оказывает вредного действия на растения, но при гипсовании солонцов, содержащих 10% Na и более от емкости поглощения, в растворе появляется много сульфата натрия и его необходимо удалять из почвы промывкой.

Для гипсования могут быть использованы следующие материалы.

Гипс сыромолотый CaSO₄ · 2Н₂О. Тонкоразмолотый серый или белый порошок, содержит 71…73% CaSO₄.

Фосфогипс - отход туковых заводов, очень тонкий порошок, содержит 70…75% CaSO₄ и 2…3% Р₂О₅.

Глиногипс добывают из природных залежей, в естественном виде рыхлый, не требует размола, содержит 63…92% СаSO₄ и 1…19% глины.

Доза гипса в зависимости от количества поглощенного натрия и щелочности почвы может быть от 3 до 10 т/га. Гипсование проводят осенью: половину нормы вносят под зяблевую вспашку, а половину распределяют по поверхности, а затем заделывают дисковыми боронами.

Затраты на гипсование почвы окупаются за 2…3 года, действие гипса прослеживается до 10 лет.

Улучшение слабосолонцеватых почв, как правило, достигается самомелиорацией, фитомелиорацией и землеванием.

Самомелиорация проводится в тех случаях, если под солонцовым горизонтом на небольшой глубине залегает слой богатый СаСО₃ или СаSO₄. Тогда проводят трехъярусную вспашку, при которой этот слой выворачивается и смешивается с солонцовым слоем, т.е. происходит самогипсование слабосолонцовых почв.

Фитомелиорация основана на подборе соле- и солонцеустойчивых культур, устойчивых к засухе, переувлажнению и другим неблагоприятным условиям.

Землевание - перемещение бульдозером на солонцеватые (солонцовые) пятна плодородной почвы прилегающего основного зонального типа (как правило, черноземов) слоем 15…20 см. При этом в расчете на 1 га попадает около 10 т кальция, часть которого с почвенной влагой вовлекается в мелиорацию лежащего ниже солонцеватого (солонцового) горизонта.

Вопросы для самопроверки знаний

1. По какому принципу делятся азотные удобрения?

2. Назовите нитратные удобрения, их состав и свойства.

3. Что такое аммонийные и аммиачные удобрения?

4. Аммиачная селитра, состав, свойства и применение.

5. Что вы знаете о мочевине?

6. Каковы состав и свойства смешанных форм азотных удобрений?

7. На какие основные группы подразделяются фосфорные удобрения?

8. Какие агроруды служат сырьем для производства фосфорных удобрений?

9. Что такое суперфосфат, каковы его состав, свойства и применение?

10. Каковы состав и свойства фосфорных удобрений второй и третьей группы?

11. Расскажите об особенностях применения фосфорных удобрений.

12. Расскажите о сырых калийных солях.

13. Дайте характеристику основного калийного удобрения.

14. В чем особенность других калийных удобрений?

15. На каких почвах и под какие культуры наиболее эффективно применение калийных удобрений?

16. Какие удобрения называют комплексными?

17. Как подразделяются комплексные удобрения по способу производства?

18. Какие формы сложных удобрений поставляются сельскому хозяйству?

19. В чем недостатки комбинированных удобрений?

20. Каковы преимущества смешанных удобрений?

21. На каких почвах и под какие культуры вносят борные удобрения и в каких дозах?

22. На каких почвах и под какие культуры вносят медные удобрения?

23. На каких почвах и под какие культуры вносят марганцовые удобрения?

24. Какие основные молибденовые и цинковые удобрения применяют?

25. Как сказывается на растениях недостаток в почве доступных форм микроэлементов?

26. Чем отличаются органические удобрения от минеральных?

27. Перечислите виды органических удобрений?

28. Состав подстилочного навоза и от чего зависит его выход?

29. Какие существуют способы хранения навоза?

30. Какие изменения происходят при его хранении?

31. Как классифицируется навоз по степени разложения?

32. Какое действие оказывает навоз на свойства почвы и растения?

33. Состав бесподстилочного навоза, его хранение и применение?

34. Каковы свойства навозной жижи и птичьего помета, применяемых в качестве удобрений?

35. Что вы знаете о торфе и торфяных компостах?

36. Что называют зеленым удобрением, и какое действие они оказывают на почву и растения?

37. Какие удобрения называют косвенно действующими и почему?

38. Какие требования предъявляют различные растения к реакции среды?

39. В чем проявляется отрицательное действие повышенной кислотности почвы на растения?

40. Какое влияние оказывает известкование на свойства почвы?

41. Какие материалы используются для известкования и когда оно проводится?

42. На каких почвах и по каким показателям проводится гипсование почв?

43. Что происходит в почве при внесении гипса?

44. Какие материалы используют при гипсовании и в каких дозах?

45. Какие вы знаете способы улучшения слабосолонцеватых почв?

Глава 13. Система удобрений

13.1 Система удобрений и ее составные части

Высокая эффективность удобрений обеспечивается только при применении их с учетом конкретных почвенно-климатических условий, особенностей питания отдельных культур и чередования их в севообороте, агротехники, свойств удобрений и многих других факторов.

Система удобрения (СУ) - это комплекс организационно-хозяйственных, агротехнических и агрохимических мероприятий, направленных на рациональное использование органических и минеральных удобрений с целью повышения урожая, его качества и воспроизводства плодородия почв.

Цель системы удобрения - удовлетворение потребностей растений в элементах минерального питания на планируемый урожай при ежегодном обеспечении максимально возможной агроэкономической эффективности и экологической безопасности использования имеющихся природно-экономических ресурсов (почв, удобрений, мелиорантов, культур, сортов, техники и т.д.) каждого хозяйства.

Основные задачи системы удобрений:

- повышение продуктивности возделываемых культур и плодородия почвы;

- утилизация отходов животноводства и растениеводства;

- устранение различий (выравнивание) в плодородии отдельных полей и участков с одновременной оптимизацией агрохимических показателей почв в соответствии с требованиями возделываемых культур;

- повышение окупаемости удобрений и мелиорантов прибавками урожаев возделываемых культур при любой обеспеченности удобрениями, вплоть до максимально возможной;

- постоянное соблюдение всевозрастающих требований по охране окружающей среды от загрязнения средствами химизации земледелия.

Система удобрений включает:

- научно-организационную систему использования удобрений в хозяйстве;

- систему применения удобрений в севообороте, как важнейшее звено агроландшафтной системы земледелия;

- систему удобрений отдельных культур севооборота, составленную из оптимальных доз, форм, сроков и способов внесения удобрений.

Система удобрений в хозяйстве - это комплекс предусматривающий:

- механизированные складские помещения для правильного хранения минеральных удобрений;

- накопление и правильное хранение органических удобрений;

- наличие транспортных средств для перевозки удобрений;

- комплекс по внесению минеральных и органических удобрений;

- известкование кислых и гипсование солонцовых почв.

Система удобрений включает 2 этапа. Первый этап - включает разработку и выполнение организационно-хозяйственных и экономических мероприятий, связанных с производством, заготовкой, закупкой, перевозкой и хранением удобрений. Сюда входят: выявление всех ресурсов по производству местных удобрений, их заготовке, правильному хранению; планирование мелиоративных мероприятий для известкования кислых и гипсования солонцовых почв; определение потребности в промышленных минеральных удобрениях; организация их завоза, правильное хранение и внесение в почву.

Второй этап - это рациональное распределение удобрений по севооборотам и внутри их под различные культуры.

Система удобрений в севообороте - часть общей системы удобрения в хозяйстве. Под ней понимают распределение органических и минеральных удобрений, химических мелиорантов и других удобрительных средств под культуры севооборота. На этом этапе предусматривают дозы, сроки и способы внесения удобрений под отдельные культуры с учетом планируемого урожая, физиологических особенностей питания культур и их чередования, технологии возделывания, почвенно-климатических и гидротехнических условий, свойств удобрений, экономических условий хозяйства.

Система удобрений отдельной культуры - план распределения минеральных и органических удобрений, химических мелиорантов и других удобрительных средств по полям для обеспечения высокого агроэкономического эффекта на основе систематического роста плодородия почв, получения сельскохозяйственной продукции высокого качества и охраны окружающей среды от загрязнения. Система удобрений отдельной культуры находится в неразрывной связи с системой удобрений в севообороте.

13.2 Условия эффективного применения удобрений

Эффективность удобрений, внесенных с учетом биологической потребности под культуру зависит от комплекса факторов внешней среды. На эффективность удобрений влияют почвенные, климатические, агротехнические и организационно-экономические условия.

Почвенные условия. Максимальные, относительно контроля, прибавки урожаев всех возделываемых культур от органических и минеральных удобрений при раздельном и совместном их применении достигаются на наиболее бедных (малоплодородных) почвах. С переходом к более плодородным и окультуренным почвам, возрастает роль в качестве лимитирующих факторов роста и развития растений, климатических и других условий, поэтому эффективность удобрений, как правило, снижается.

В пределах каждого типа и подтипа почвы эффективность удобрений зависит от ее гранулометрического состава. По гранулометрическому составу на легких разновидностях всех типов почв, как правило, возрастает эффективность азотных, калийных и микроудобрений, а на тяжелых - фосфорных удобрений.

Если рассматривать роль отдельных видов удобрений в формировании урожаев возделываемых культур, то азотные удобрения наиболее эффективны на дерново-подзолистых, серых лесных почвах, оподзоленных и выщелоченных черноземах и на всех орошаемых почвах.

Фосфорные удобрения наиболее эффективны в районах недостаточного увлажнения и засушливого климата на южных, обыкновенных черноземах, каштановых и бурых почвах, а также на слабоокультуренных почвах других типов.

Калийные удобрения наиболее эффективны на торфяных, дерново-подзолистых и серых лесных почвах. На других типах почв (сероземы, каштановые и черноземы) эффективность их резко снижается, а нередко отсутствует.

Эффективность каждого вида удобрений снижается с ростом обеспеченности любого типа и подтипа почв усвояемыми для растений формами соответствующих элементов и, как правило, исчезает на всех разностях при высокой или очень высокой, а нередко и при более низкой обеспеченности ими.

Почвенные условия определяют срок внесения удобрений. На почвах, характеризующихся кислой реакцией среды, водорастворимые фосфорные удобрения лучше вносить весной, для уменьшения связывания фосфора почвенными частицами. Труднорастворимые фосфорные удобрения на этих почвах лучше вносить осенью под основную обработку, чтобы повысить подвижность фосфора.

Климатические условия. К климатическим условиям, определяющим эффективность удобрений, относят: количество и распределение осадков в течение года, уровень светового питания, температуру почвы и др. В общем комплексе факторов, определяющих эффективность удобрений, основным являются осадки.

Влагообеспеченность почв основных земледельческих районов страны уменьшается с севера на юг. Годовое количество осадков в таежно-лесной подзолистой зоне составляет 650…450 мм, уменьшаясь с запада на восток. Лесостепная зона характеризуется значительно меньшим количеством осадков (550…414 мм), еще меньше осадков выпадает в степной зоне (465…374 мм) и зоне сухих степей (360…260 мм). Основные площади посевов находятся в районах с крайне неустойчивой влагообеспеченностью. В связи с тем, что эффективность удобрений определяется, в основном, количеством осадков выпадающих в течение года, положительное их влияние на урожай снижается с севера на юг.

Количество атмосферных осадков и равномерность их распределения играют определяющую роль в эффективном использовании растениями питательных веществ удобрений. В засушливые годы эффективность NPK снижается в среднем на 36%, а во влажные годы возрастает на 52% по сравнению с действием удобрений в нормальные по увлажнению годы.

С увеличением влажности почвы до 90% НВ на почвах с объемной и массой 1,2…1,3 т/м³ и до 80% на более плотных почвах (1,5…1,6 т/м³) эффективность удобрений возрастает. Дальнейшее увеличение влажности снижает эффективность удобрений.

Чем выше уровень светового питания при нормальной влагообеспеченности, тем больше синтезируется углеводов в растениях и тем больше азота они способны усвоить. Свет воздействует на питание растений не только через фотосинтез, но и через транспирацию, которая влияет на поглощение питательных элементов из почвы.

Температура почвы определяет темпы трансформации питательных элементов в ней и поглощение их растениями. При температуре 8…10⁰С уменьшается поступление, передвижение и включение в обмен веществ азота и фосфора, а при температуре 5…6⁰С и ниже потребление корнями этих (и других) элементов резко снижается. С повышением температуры с 10 до 25⁰С возрастают мобилизация в почве и поглощение растениями питательных элементов почвы и удобрений.

Агротехнические условия - один из главных, иногда определяющих, факторов эффективного применения удобрений. К числу наиболее важных агротехнических условий относятся севообороты, обработка почв, сроки, способы и глубина внесения удобрений.

Влияние севооборота на повышение усвояемости питательных веществ почвы и удобрений заключается в неодинаковом накоплении продуктивной влаги под различными предшественниками.

Различные предшественники оказывают неодинаковое влияние на эффективность органических и минеральных удобрений. Культуры, сильно снижающие содержание влаги в почве (например, травы, подсолнечник, сахарная свекла), в условиях недостаточного увлажнения не обеспечивают высокой эффективности удобрений под последующие культуры. Культуры, идущие по чистому пару, развиваются в лучших условиях увлажнения и меньшей засоренности, в результате чего эффективность удобрений возрастает.

Пропашные культуры (свекла, картофель и др.) повышают потребность в удобрениях следующих за ними культур, но и оставляют после себя значительное количество неиспользованных питательных веществ.

По занятым парам эффективность всех удобрений, как правило, выше, чем по чистым. По пласту и обороту пласта многолетних трав эффективность органических и азотных удобрений снижается, а фосфорно-калийных возрастает.

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

Засоренность почв ослабляет действие удобрений и существенно снижает урожай. Грамотная система мер по борьбе с сорняками обеспечивает эффективное использование удобрений. В севообороте создаются лучшие условия для борьбы с сорняками, благодаря чему значительные запасы питательных веществ используются растениями.

На эффективность удобрений большое влияние оказывает обработка почвы, особенно на бедных почвах. На плодородных почвах, а также в условиях орошения, обработка имеет второстепенное значение по сравнению с действием удобрений. При определяющей роли удобрений, приемами обработки можно несколько усилить или ослабить их действие.

На эффективность удобрений существенное влияние оказывает площади питания растений. Установлено максимально возможное количество растений на 1 га обеспечивающее наибольшее использование питательных веществ почвы и удобрений: для кукурузы на зеленый корм и силос 200…250 тыс., кукурузы на зерно 50…60 тыс., подсолнечника 60 тыс., сахарной свеклы 100…140 тыс., картофеля 70…80 тыс.шт.

Один из важнейших элементов технологии возделывания сельскохозяйственных культур - срок посева. Нарушение его сильно снижает урожай. При высоком уровне плодородия почв потери урожая при запаздывании с посевом на один день достигают 1,5 ц/га. Особенно строгие требования к срокам посева предъявляют в южных районах нашей страны. Соблюдение оптимальных сроков позволяет растениям лучше противостоять засухе, суховею, избежать неблагоприятного действия ранних осенних и поздних весенних заморозков. Все это, в конечном итоге, определяет эффективность удобрений.

В засушливых районах определяющим условием эффективного использования удобрений является орошение. К важнейшим особенностям удобрений при орошении относятся: применение высоких доз минеральных удобрений (N_200-300 Р_150-200), ведущая роль в питании сельскохозяйственных культур азотных удобрений, внесение больших доз удобрений (особенно азотных и калийных) в несколько приемов, наибольшая эффективность амидных и аммонийных удобрений.

Эффективность удобрений возрастает при переходе от разбросного к локальному внесению.

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

Минеральные удобрения должны храниться на хорошо защищенных от атмосферных осадков складах. Для лучшего использования машин и механизмов при внесении удобрений в хозяйстве необходимо, прежде всего, определить количество требуемой техники.

13.3 Способы внесения удобрений

Годовую норму удобрений под отдельные культуры можно вносить в разные сроки и различными способами. Сроки и приемы внесения удобрений должны обеспечивать наилучшие условия питания растений в течение всей вегетации и наибольшую окупаемость питательных веществ урожаем. Различают три способа внесения удобрений: допосевное (или основное), припосевное (в рядки, гнезда, лунки) и послепосевное (или подкормки в период вегетации).

Основное (допосевное) удобрение. Цель основного удобрения - обеспечить растения элементами питания на весь период его развития и повысить плодородие почвы. До посева вносят навоз и другие органические удобрения и, как правило, 65…75% общей дозы минеральных удобрений под конкретную сельскохозяйственную культуру.

Основное удобрение вносят в разброс или локально. Внесение вразброс состоит из разбрасывания удобрений с помощью разбрасывателей минеральных и органических удобрений по поверхности поля и последующей их заделки в почву плугом, культиватором или дисковыми боронами. Разбросной способ должен обеспечивать равномерное распределение удобрений по площади поля.

Удобрения вносят осенью под вспашку или весной под культивацию. Под вспашку используют органические удобрения, известь и минеральные удобрения. В южных районах страны, из-за пересыхания верхней части пахотного слоя почвы в летний период, удобрения вносят под зяблевую вспашку. В районах с гумидным климатом допосевное удобрение применяют в два приема: фосфорные и калийные - осенью под вспашку, азотные - весной под предпосевную культивацию.

На песчаных почвах, особенно в районах избыточного увлажнения, во избежание вымывания элементов питания все удобрения лучше вносить под предпосевную культивацию.

При заделке удобрений под вспашку основное их количество размещается в почве на глубине 9…20 см, в результате чего оно малодоступно растениям в начале вегетации. При заделке культиваторами и дисковыми боронами 50…90% удобрений находится в поверхностном 3…5 сантиметровом слое почвы, который быстро пересыхает и питательные вещества удобрений плохо используются растением. Все это снижает эффективность разбросного удобрения.

Более прогрессивным способом внесения удобрений является локальный. При локальном внесении удобрения размещают очагами в зоне развития корневой системы с целью повышения коэффициента использования питательных веществ. При локальном внесении удобрений они слабо перемешиваются с почвой и элементы питания удобрений дольше сохраняются в доступном для растений состоянии. При локализации удобрения расходуются экономнее. Для получения одинаковой прибавки урожая дозу локального удобрения можно уменьшить в 1,5…2 раза по сравнению с разбросным. При дефиците удобрений уменьшение дозы внесения на 30…50% позволяет увеличить удобряемую площадь. При полной обеспеченности удобрениями хозяйства, локальное внесение дает возможность сэкономить 20…30% удобрений и получить большие урожаи по сравнению с разбросным способом. Замена разбросного удобрения локальным (при одинаковой дозе внесения) повышает урожайность зерновых на 2…5 ц/га, кукурузы - на 5…8, картофеля, корнеплодов, овощей - на 20…40 ц/га.

Допосевное локальное удобрение размещают в почве лентами или сплошным экраном. Под зерновые культуры его вносят зернотуковыми и переоборудованными для этих целей зерновыми сеялками. Удобрение заделывают в почву в виде лент шириной 2…4 см с интервалами между ними 12…17 см. Зерновые культуры высевают в поперечном к лентам внесенного удобрения направлении.

Припосевное удобрение. Его назначение состоит в обеспечении растений легкодоступными формами элементов питания в начальный период их жизни. В период от прорастания семян до образования корневой системы всходы слабо усваивают питательные вещества из почвы и основного удобрения. Припосевное удобрение позволяет растениям за короткий срок сформировать хорошо развитую корневую систему, способную усваивать элементы питания почвы и основного удобрения.

Припосевное удобрение вносят одновременно с посевом или посадкой полевых и овощных культур непосредственно в рядки (рядковое удобрение) или заделывают лентами на некотором удалении от них.

Виды и формы припосевного удобрения предопределены его назначением. В первые две недели после прорастания семян у растений наступает критический период к недостатку фосфора. Потребность в фосфоре в это время преобладает над потребностью в азоте и калии. Поэтому решающее значение в составе припосевного удобрения имеет фосфорное. Удобрения, используемые при посеве, должны хорошо растворяться и легко усваиваться молодыми растениями. В то же время проростки семян очень чувствительны к высокой концентрации почвенного раствора. Поэтому непосредственно в рядки вносят в зависимости от культуры небольшие дозы удобрений (10…20 кг/га д.в.). Внесение более высоких доз в зону высева семян нецелесообразно. При посеве зерновых культур в рядки вносят гранулированный простой и двойной суперфосфат (10 кг/га д.в.) или аммофос.

При ленточном припосевном внесении удобрение не контактирует с семенами, поэтому можно использовать не только фосфорные, но и азотные и калийные удобрения.

Припосевное удобрение эффективно во всех почвенно-климатических зонах под большую часть сельскохозяйственных культур. Наибольший и устойчивый эффект от припосевного рядкового удобрения проявляется на почвах невысокого плодородия с низкими запасами элементов питания.

Послепосевное удобрение (подкормка). Его проводят при недостаточном внесении основного удобрения, для усиления питания растений в наиболее важные периоды их развития, а также для улучшения качества продукции.

Наибольшее распространение в производстве получила ранневесенняя азотная подкормка озимых разбросным и прикорневым способами. Вышедшие из-под зимы растения ослаблены, микробиологическая деятельность в почве в этот период заторможена, растениям недостает азота.

Наиболее эффективны весенние азотные подкормки озимых NH₄-NO₃, дозой 20…40 кг д.в., при которых 1 кг азота дает прибавку зерна 12…15 кг. Вносят азот под озимые в период, когда растения трогаются в рост, при этом наиболее эффективна прикорневая подкормка. Ее проводят при помощи зерновых сеялок с дисковыми сошниками поперек рядков растений после схода снега и подсыхания почвы, чтобы не повредить посевы. Для получения сильного и ценного зерна пшеницы используют поздние подкормки азотом, для повышения содержания белка и клейковины в зерне. Поэтому поздние подкормки - это удобрение «для качества».

Подкормки широко используют и на многолетних сеяных сенокосах, пастбищах, естественных кормовых угодьях.

В районах с достаточным количеством влаги пли при орошении эффективность подкормок значительно выше, чем при недостатке влаги. Для подкормок целесообразно применять легкорастворимые азотные удобрения, а также богатые азотом местные органические удобрения - навозную жижу, птичий помет. Роль подкормок возрастает, если по каким-либо причинам удобрения до посева не применяли или они внесены в недостаточном количестве.

В случае необходимости применения микроудобрений, регуляторов роста и пестицидов, их внесение по возможности совмещают с подкормкой азотом. Некорневые и корневые подкормки макро- и микроудобрениями широко применяют в плодоводстве и овощеводстве защищенного грунта.

13.4 Эффективность применения удобрений

Эффективность удобрений определяют в полевых, производственных и стационарных опытах в типичных для данного района условиях. Различают агрономическую, экономическую и энергетическую эффективность удобрений.

Агрономическая эффективность, - это оплата единицы удобрений полученной прибавкой урожая культуры с гектара в конкретных почвенно-климатических условиях. В севооборотах ее выражают в кормовых или зерновых единицах. В результате существенных различий почвенно-климатических, организационно-хозяйственных условий, эффективность удобрений даже под одной культурой сильно колеблется по отдельным хозяйствам, районам и регионам страны.

По нормативам в среднем по стране 1 кг д.в. минеральных удобрений должен окупаться прибавкой урожайности: зерна 4,3 кг, сахарной свеклы 29,2 кг, подсолнечника 2,4 кг, льна-волокна 1,2 кг, картофеля 26,6 кг, овощей 42,6 кг, силосных 37,2 кг, кормовых корнеплодов 42,9 кг, однолетних и многолетних трав на сено 11,6 кг, трав с лугов и пастбищ на сено 13 кг, многолетних насаждений 14,1 кг.

Экономическая эффективность. Оценка экономической эффективности показывает, насколько выгодно и рентабельно производство сельскохозяйственных культур и как отдельные факторы его интенсификации (в частности удобрения) сказываются на финансовой деятельности сельскохозяйственных предприятий и крестьянских (фермерских) хозяйств.

Наиболее простым и доступным способом экономической оценки является сопоставление дополнительных производственных затрат (ДПЗ) на применение удобрений и стоимости прибавки урожая (СПУ). Разница между этими показателями характеризует дополнительно чистый доход (ДЧД), в результате применения удобрений.

Стоимость прибавки урожая (руб/га) устанавливают путем умножения прибавки урожая (ПУ), определяемой по нормативной оплате 1 кг д.в. удобрений приростом урожая основной и побочной продукции (т/га) на стоимость дополнительной основной и побочной продукции (цена реализации - ЦР, руб.) : СПУ = ПУ · ЦР.

Дополнительные производственные затраты (ДПЗ), связанные с применением удобрений, включают стоимость удобрений, затраты на выполнение работ по их применению, а также затраты на уборку и доработку прибавки урожая.

Дополнительный чистый доход с 1 га, полученный от применения удобрений, определяют по разности между стоимостью прибавок урожайности, полученных от применения удобрений, и затратами на удобрение, уборку и доработку дополнительной продукции: ДЧД = СПУ - ДПЗ.

Отношение стоимости прибавки урожая к дополнительным затратам позволяет оценить окупаемость дополнительных затрат (О_к) на применение удобрений стоимостью дополнительной продукции: О_к = СПУ : ДПЗ. А отношение дополнительного чистого дохода к дополнительным затратам, выраженное в процентах, характеризует рентабельность (Р) применения удобрений: Р = ДЧД : ДПЗ · 100.

На основе определения этих показателей проводят оценку различных вариантов системы удобрений в зависимости от финансовых, производственно-ресурсных возможностей сельскохозяйственного товаропроизводителя, уровня интенсивности используемых технологий.

Энергетическая эффективность. Энергетический анализ агроэкосистем, агроценозов (севооборотов) и отдельных культур позволяет оценить значение удобрений в балансе энергии и выявить пути повышения продуктивности использования солнечной энергии и сохранения производственных затрат энергии, в т.ч. невосполнимых источников.

Энергетическая эффективность (энергоотдача) применения удобрений характеризуется биоэнергетическим коэффициентом полезного действия. Энергетический КПД применения удобрений (К_эн) характеризуется отношением количества энергии, выраженной в МДж, в прибавке сухого вещества урожая (в основной и побочной продукции) от удобрений (Е_вых) к энергетическим затратам на ее получение - Е_вх, включая затраты энергии на производство и технологию применения удобрений: К_эн = Е_вых : Е_вх.

Применение удобрений считают энергетически оправданным при К_эн?1.

Энергетическая оценка применения удобрений, наряду с агрономической и экономической, дает более емкое представление об их эффективности в конкретных условиях. В среднем, энергетический КПД применения удобрений по стране составляет: для озимой пшеницы - 1,54, озимой ржи - 1,49, яровой пшеницы - 1,29, ячменя - 1,76, кукурузы на зерно - 1,87, картофеля - 2,20, сахарной свеклы - 1,95, льна - 1,09, а в среднем по всем культурам - 1,19. Полученные результаты свидетельствуют о достаточно высокой энергетической эффективности применения удобрений.

Вопросы для самопроверки знаний

1. Что такое система удобрений?

2. Сформулируйте основные задачи системы удобрений

3. Как вы понимаете систему удобрений в хозяйстве?

4. В чем особенности системы удобрений в севообороте?

5. Перечислите основные условия эффективного применения удобрений.

6. Перечислите почвенные показатели, влияющие на эффективность удобрений и возможность их регулирования.

7. Что вы знаете о климатических условиях эффективности удобрений.

8. Каковы агротехнические условия повышения эффективности удобрений?

9. Что относится к организационно-экономическим условиям, влияющим на эффективность удобрений?

10. В чем главная цель основного (допосевного) внесения удобрений?

11. Как изменяется эффективность удобрений при локальном внесении?

12. Основное назначение припосевного способа внесения удобрений и его роль в питании растений?

13. Расскажите о роли послепосевного удобрения (подкормки).

14. Назовите основные показатели, характеризующие агрономическую эффективность удобрений.

15. Перечислите основные показатели, характеризующие экономическую эффективность удобрений.

16. Что вы понимаете по энергетической эффективностью удобрений?

ЧАСТЬ 4. СИСТЕМЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

Глава 14. Научные основы систем земледелия

14.1 История развития систем земледелия

Признаками всех систем земледелия, как ранее существовавших, так и существующих в настоящее время, являются способы использования земли, поддержания и повышения плодородия почвы (табл. 48). Способ использования земли выражается в соотношении земельных угодий и структуре посевных площадей, а способ повышения плодородия почвы - в комплексе агротехнических и мелиоративных мероприятий по возделыванию сельскохозяйственных культур. Эти признаки определяют интенсивность и рациональность системы земледелия.

Для первого периода земледелия, при низком уровне развития производительных сил, было характерно использование природных качеств земли при полном отсутствии мероприятий по восстановлению и повышению плодородия почвы.

По мере перехода от низших форм земледелия к высшим, решающим признаком их становится соотношение различных групп сельскохозяйственных культур, возделываемых на пахотных землях, в частности зерновых и технических сплошного посева, кормовых трав и пропашных культур. С развитием земледелия изменяются и способы восстановления и повышения плодородия почвы. Если на ранних этапах земледелия преобладали природные процессы восстановления производительной силы земли, то в интенсивном земледелии решающая роль принадлежит целенаправленной деятельности человека. Основными способами поддержания и дальнейшего повышения плодородия почвы здесь являются применение удобрений, особенно минеральных, мелиорации (орошение, осушение земель, агролесомелиорация, химические мелиорации и т.д.), новейшей техники и автоматики, химических и биологических средств защиты растений и др. Наряду с этим используют и биологические методы повышения плодородия почвы: травосеяние, сидерацию и др.

Таблица 48

Схема исторического развития систем земледелия и их признаки

Типы и виды систем земледелия	Способ использования земли	Способ воспроизводства плодородия почвы
1. Примитивные - подсечно-огневая, лесопольная, залежная, переложная	Используется меньшая часть пахотно-пригодных земель. В посевах преобладают зерновые.	Природные процессы без участия человека
2. Экстенсивные - паровая, многопольно-травяная	Под посевами половина и более пашни. В структуре посевов преобладают зерновые и многолетние травы. Значительная площадь занята парами.	Природные процессы, направляемые человеком
3. Переходные - улучшенные зерновые, травопольные	Пахотно-пригодные земли находятся в обработке. В посевах преобладают зерновые, которые сочетаются с многолетними травами или пропашными и чистым паром.	Возросшее воздействие человека с использованием природных факторов
4. Интенсивные - плодосменная, промышленно-заводская	Почти все пахотные земли заняты посевами. Посевная площадь часто превышает площадь пашни. Введены пропашные культуры.	Активное воздействие с помощью средств, поставляемых промышленностью

Изменение способа восстановления и повышения плодородия почвы создает условия для расширения посевов более требовательных и продуктивных культур и пересмотра прежнего их соотношения. Например, орошение земель вызывает изменение соотношения различных групп сельскохозяйственных культур, замену чистых паров посевами, увеличение количества применяемых удобрений и т.д. С другой стороны, новая структура посевных площадей требует применения более высокой агротехники.

История развития систем земледелия показывает, что они отражают различные фазы интенсивности земледелия, что проявляется как в использовании земли, так и в способах поддержания и повышения плодородия почвы.

Подсечно-огневая и лесопольная системы земледелия применялись в северной части России при освоении земель, заросших лесом. Сжигая древесную растительность, человек мобилизовывал зольные элементы питания растений для повышения плодородия почвы. Такая система земледелия, когда естественную лесную растительность сжигали, а освободившуюся площадь использовали под посевы культурных растений, получила название подсечно-огневой.

В результате удобрения, золой почва обогащалась элементами питания. Кроме того, зола способствовала нейтрализации кислой реакции почв. Необходимый азот образовывался в результате разложения лесной подстилки, остатков травянистой растительности, а также жизнедеятельности микроорганизмов, фиксирующих азот воздуха и обогащающих им почву. Все это позволяло в первые два года получать хорошие урожаи зерновых и льна. Но затем почва из-под леса быстро утрачивала свое плодородие. Ухудшались ее физико-химические свойства, затормаживались микробиологические процессы. Когда урожайность падала до очень низкого уровня, земледелец оставлял этот участок и осваивал другой, а прежний вновь зарастал древесной растительностью.

С возникновением частной собственности на землю, по мере увеличения площади пашни, появилась необходимость возвратиться к участкам, которые раньше уже использовались под посевы, затем они были оставлены и поросли лесом.

Возвращение к возделыванию под посевы прежних участков, стремление к использованию хозяйственно-ценного лесоматериала привели к замене подсечно-огневой системы лесопольной.

Залежная и переложная системы имела распространение в степных районах, где под пашню осваивали земли, занятые травянистой (степной) растительностью и обладающие высоким естественным плодородием (черноземы, каштановые почвы).

При залежной системе земледелия участки целины распахивали под ценные зерновые хлеба. Чтобы обеспечить мобилизацию питательных веществ и накопить влагу, целину поднимали в ранние сроки и на некоторое время оставляли для парования. При повторном возделывании зерновых культур урожай их постепенно снижался. Стало выгоднее оставлять участок под залежь и осваивать новый участок степной целины. Участок, оставленный под залежь, сначала зарастал бурьяном, а спустя 15…20 лет, после появления на нем характерной для целины растительности, его вновь распахивали и использовали под посевы. Возвращение к распашке прежних участков земли привело к эволюции залежной системы в переложную.

Сущность этих систем состояла в воспроизводстве плодородия почвы с помощью различной травянистой растительности. Посевами были заняты менее 20% площади.

Под влиянием хозяйственно-экономических условий срок залежи все больше сокращается, а для подавления сорняков между посевами зерновых культур стали оставлять паровые поля, не занятые зерновыми культурами, и обрабатываемые в течение года. Такая паровая система земледелия позволила увеличить долю зерновых культур в обрабатываемой площади земли до 60…70% и больше производить зерна. Но паровая система не благоприятствовала развитию животноводства, поскольку для посевов распахивались кормовые угодья, а кормовые травы на полях не выращивались. Поэтому в некоторых приморских и горных районах с развитым животноводством часть земельной площади стали отводить под кормовые травы, которые в первые годы использовали на укос, а в последующие - на выгон (как пастбища). Для этого количество полей в севообороте пришлось увеличить до 10…12. Так зародилась многопольно-травяная или выгонная система земледелия. Но уровень производства продукции на единицу площади в этой системе земледелия, как и в паровой, остается низким, что позволяет характеризовать их как экстенсивную.

В районах, где начало развиваться молочное животноводство или выращивать технические культуры, возникла необходимость в более интенсивном ведении земледелия с применением полевого травосеяния. Так возникла улучшенная зерновая система земледелия, где под многолетне травы, в первую очередь клевер, отводилось 20…30% угодий. В черноземных районах России паровую систему совершенствовали путем введения посевов пропашных культур - сахарной свеклы, подсолнечника, кукурузы и др.

Многопольно-травяную и улучшенную зерновую системы земледелия В.Р. Вильямс объединил в одну травопольную систему с двумя севооборотами: полевым и кормовым. Наряду с севооборотами большое значение уделялось совершенствованию системы обработки почвы, системы удобрений. Введение травопольной системы позволило значительно больше производить зерна и кормов, что, в свою очередь, способствовало развитию животноводства, увеличению количества навоза и повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

Однако при этих системах возможности интенсификации земледелия оставались неиспользованными.

В странах Западной Европы (Англии, Франции, Бельгии, Голландии, Германии др.) в 16…19 вв. получила распространение плодосменная система земледелия. Основными признаками этой системы являются: распашка природных кормовых угодий и превращение их в пашню, за исключением части высокопродуктивных лугов; возделывание кормовых и других наиболее выгодных культур на полях; ликвидация чистых паров и замена их кормовыми бобовыми травами; чередование культур истощающих и обогащающих почву (плодосмен).

Переход к этой системе означал, что чисто зерновое хозяйство уступает место хозяйству с развитым животноводством и выращиванием технических культур (сахарная свекла, картофель и др.) и других пропашных культур. Развитие животноводства побудило к расширению посевов клевера, других бобовых трав и корнеплодов. По современным представлениям, в плодосменных севооборотах наиболее удачно решены вопросы повышения плодородия почв - внесение навоза, посевы бобовых трав, более совершенная обработка почвы, в том числе и в борьбе с сорняками.

В России ряд ученых-аграрников считали наиболее эффективной промышленно-заводскую систему земледелия, основанную на интенсификации труда, внесении достаточного количества удобрений и почти не зависящую от климата и почвы. Но такая система не нашла широкого распространения.

В интенсивных системах земледелия повышение плодородия почвы осуществляется усиленным круговоротом питательных веществ, внесением органических и минеральных удобрений, рациональной обработкой почвы, применением химических и других средств борьбы с сорняками, вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур.

14.2 Методологические основы современных систем земледелия

В современных условиях в широком социально-экономическом смысле под земледелием понимают высокопродуктивное, устойчивое, экологически обоснованное и экономически эффективное производство высококачественной продукции растениеводства при рациональном использовании земли и воспроизводстве почвенного плодородия.

В более узком смысле под системой земледелия понимают комплекс агротехнических, мелиоративных и организационно-экономических мероприятий, направленных на эффективное использование земли и других ресурсов, сохранение и повышение плодородия почвы с целью получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. Под используемыми землями подразумевают не только пашню, но и все земли, которые могут быть использованы для сельскохозяйственных целей: луговые и пастбищные угодья, заболоченные и заросшие кустарником и нарушенные земли, если их можно привести в пригодное для земледелия состояние.

Научно обоснованная система земледелия должна обеспечивать защиту почвы от водной эрозии и дефляции, успешное регулирование водного режима, экологическую безопасность и охрану окружающей среды (водоемов, лесов и др.) от загрязнения пестицидами и минеральными удобрениями, создание благоприятных условий для роста и развития сельскохозяйственных культур, труда и жизни человека.

Отличительной особенностью современных систем земледелия является агроландшафтный подход к их разработке и совершенствованию. Это значит, что они должны быть хорошо адаптированы к местным ландшафтам, отвечать требованиям экологической чистоты и создавать предпосылки для рационального использования земли и повышения почвенного плодородия, получения высоких и устойчивых урожаев.

Ландшафт-это относительно однородный участок географической оболочки земли, который выделяется в ходе ее эволюции и отличается структурой, характером взаимосвязей и взаимодействия между компонентами.

Ландшафты, освоенные сельскохозяйственным производством, получили название агроландшафтов. В процессе земледельческого использования природный ландшафт не перестраивается до основания, а лишь частично преобразуется. Поэтому агроландшафты следует рассматривать как измененные под воздействием антропогенных факторов природные ландшафты.

Адаптивно-ландшафтная система земледелия - это система использования земли, направленная на производство продукции с учетом экономических и материальных ресурсов и обеспечивающая устойчивость агроландшафта и воспроизводство почвенного плодородия.

Термин «ландшафтная» в названии системы означает, что она разрабатывается в пределах конкретной категории агроландшафта, который трансформируется в соответствии с оценкой экологических условий в агроэкологическую группу земель.

Ландшафтная система земледелия может существовать только на уровне хозяйства. Для района, области могут быть сформулированы общие отличительные особенности ландшафтных систем земледелия хозяйств данного региона. Ландшафтность систем земледелия-это абсолютная дифференцированность и максимально возможная технологичность земледелия, которые достижимы на элементарном уровне, т. е. на уровне конкретных хозяйств.

Сущность современных систем земледелия. Сущность системы земледелия, как научно обоснованного агроэкологоэкономического комплекса, определяется категорией урожая - результата сложного взаимодействия почвы, растений, климата, производственной деятельности человека на определенной территории. Поэтому главная цель системы земледелия-получение максимальных, стабильных урожаев с высоким качеством продукции.

Этого можно достичь только при наиболее полном использовании солнечной энергии, поступающей на единицу площади данного региона. Максимально возможное потребление солнечной энергии зависит от плодородия почвы, т.е. от наличия земных факторов жизни растений, которые в ней есть или могут быть в нее привнесены.

Формирование урожая подчиняется общебиологическим законам и законам земледелия. Действие их осуществляется преимущественно через почву, ее плодородие. Поэтому при обосновании систем земледелия и их реализации важно знать и учитывать закономерности формирования, воспроизводства и использования плодородия почвы. Они должны рассматриваться во взаимосвязи с растением, климатом, производственной деятельностью человека и особенностями исходной почвы.

При всей важности экономических и социальных связей в земледелии они все же вторичны по отношению к создаваемому продукту. Первично биологическое существо этого продукта, его количество и качество. Приоритет биотехнологического начала определяет агрономическую суть и теоретическую основу систем земледелия. Количество связанной в урожае солнечной энергии - важнейшее условие высокоэффективного земледелия. Оно определяется природными, технологическими и социально-экономическими факторами.

Каждой природной зоне соответствуют определенные количества физиологически активной радиации, тепла и осадков и их распределение в течение года, уровень потенциального плодородия почв, видовой состав растений и характер создаваемого продукта. Это первичные объективные условия, ограничивающие величину и качество земледельческой продукции.

Вторичными и субъективными факторами, влияющими на биопродукционный процесс и размер земледельческого продукта, являются технологии производства продукции, экономические, социальные и даже исторические условия.

Связующей основой первичных и вторичных факторов является культурное растение, урожайность которого зависит от функционирования системы земледелия в целом.

Среди факторов формирования урожая основное значение имеют плодородие почвы и потенциальная продуктивность растений. Они в первую очередь лимитируют эффективность системы земледелия. Это обусловлено тем, что использование возрастающих количеств факторов жизни растений невозможно без посреднической функции почвы, ее плодородия.

Одновременно повышаются требования и к культурному растению, направленному изменению его природы для получения максимального урожая высокого качества. Другие факторы урожая (производственная деятельность человека, погодные условия и время) реализуются в конечном итоге через почву и растение.

Получение урожая связано с использованием компонентов плодородия: органического вещества, минеральных питательных веществ и воды. Все эти компоненты материальны и подлежат возврату для сохранения или повышения уровня плодородия почвы. Простое или расширенное воспроизводство плодородия почвы является обязательным условием эффективного функционирования систем земледелия.

Таким образом, теоретической основой систем земледелия является учение о регулировании продукционного процесса в агроценозах и воспроизводстве плодородия почв. Растение и почва рассматриваются как единое целое, как основной фактор устойчивости земледелия. Это единство достигается на основе максимальной адаптации к конкретным условиям агроландшафта с нормативными экологическими ограничениями. Суть адаптации заключается в том, чтобы, учитывая биологические и агротехнические требования сельскохозяйственных культур, найти отвечающие им агроэкологические условия или создать их путем последовательной оптимизации лимитирующих факторов.

14.3 Составные части систем земледелия

Система земледелия, как единое целое, состоит из взаимосвязанных частей (звеньев). К ним относятся: организация территории землепользования хозяйства и севооборотов, система обработки почвы, система удобрения, система защиты растений, технологии возделывания сельскохозяйственных культур, система семеноводства, мелиоративные мероприятия, система контроля за экологической ситуацией в хозяйстве и др.

Значение каждой составной части системы земледелия в повышении урожайности сельскохозяйственных культур и плодородия почвы в разных агроландшафтных условиях неодинаково. Однако только при наличии всех научно обоснованных и взаимосвязанных звеньев система может функционировать эффективно.

...