Баланс элементов питания и гумуса в почве

Задача агрохимии заключается в оценке направленности круговорота биогенных элементов и степени интенсивности антропогенного воздействия на систему почва-растение по балансу элементов питания в агроценозах. Баланс элементов питания - это прогнозируемый показатель продуктивности культур, плодородия почвы и степень соответствия количества внесенных удобрений и вынесенных с урожаем элементов питания и одновременно показатель химической нагрузки на почву, растения и окружающую природную среду.

Баланс элементов питания в почве оценивают по разнице между суммарной их количеством, которое поступает и удаляется из него. Он отражает степень интенсификации сельскохозяйственного производства и является основой для планирования и прогнозирования применения удобрений, позволяет целенаправленно регулировать плодородие почвы, предотвращать загрязнение окружающей среды теми или иными элементами.

Теоретически уровень применения удобрений при оптимальном уровне плодородия почвы должно быть таким, чтобы полностью компенсировать изъятие элементов питания, которые выносятся с урожаем и теряются вследствие вымывания, эрозии и по другим причинам, то есть баланс этих элементов должно быть нулевым.

Баланс элементов питания является количественным выражением содержания элементов питания в почве на определенной площади или объекте исследований (поле, севообороте, хозяйстве, районе, области и т. Д.) С учетом всех статей их поступления (внесены удобрения, различные природные источники) и расходов (вынос с урожаем, непроизводительные потери - смывание, вымывание и т. д.) в течение определенного времени. Различают биологический, хозяйственный и внутрихозяйственный балансы.

Биологический баланс (полный или экологический) наиболее полно охватывает все статьи поступления элементов питания, которые задействованы в круговороте. Обычно его рассчитывают только в теоретических исследованиях. При этом в части поступления учитывают следующие источники: 1) минеральные удобрения; 2) органические удобрения; 3) мелиоранты;

4) элементы питания из атмосферы, включая поступления с осадками; 5) семенной материал; 6) растительные остатки; 7) биологическая фиксация азота симбиотических, свободноживущих и ассоциативными микроорганизмами.

В расходной части учитывают следующие составляющие: 1) на создание товарной и нетоварной частей урожая; 2) растительные остатки; 3) вымывания в грунтовые воды; 4) смывания с поверхности почвы; 5) газообразные потери; 6) потери в результате эрозии почвы.

С практической целью используют данные хозяйственного баланса элементов питания, в котором не учитывают растительных остатков - опавшие листья, корневых и послеуборочных остатков растений. Его составляют для оценки системы применения удобрений по степени обеспеченности запланированных урожаев элементами питания.

Размеры и соотношение полов поступления и расходов элементов питания в балансе значительно изменяются в зависимости от природных и хозяйственных условий, то есть от обеспеченности удобрениями, урожайности культур, уровня плодородия почвы. Для упрощения расчетов иногда можно сократить количество сопоставимых и одинаковых статей как в части поступления, так и в части исключения. Например, количество азота, которая находит в почву с атмосферными осадками, семенами и производится свободноживущих микроорганизмами, часто соответствует суммарным потерям его от вымывания, эрозии и выветривания. Суммарное количество фосфора, калия и других элементов питания, поступающего из атмосферы и с семенами, также может отвечать их потери от эрозии и вымывания. В связи с такими упрощениями в доходной части баланса в конечном итоге могут остаться только статьи внесения с удобрениями и мелиорантами (для азота - еще и симбиотическая азотфиксация), в расходной - усвоение растениями (хозяйственный вынос). Это значительно упрощает балансовые расчеты, поэтому их легко можно провести для производственных посевов, севооборота и тому подобное.

Внутрихозяйственный баланс учитывает извлечения элементов питания с территории хозяйства с товарной продукцией растениеводства и животноводства и поступления их с удобрениями, кормом для скота, которые завозят в хозяйство. На этот баланс существенно влияет специализация хозяйства. Так, из хозяйств зернового направления с урожаем отчуждается около 70% азота, 85 - фосфора и 25% калия. В хозяйствах, производящих продукцию животноводства и используют собственные корма, с органическими удобрениями в почву может поворачиваться до 50% азота, 60-70 - фосфора и до 90% калия.

Баланс характеризует различными показателями: коэффициентом возврата, интенсивностью, емкостью и выражают в абсолютных величинах (кг / га).

Абсолютные показатели баланса (кг / га) - разница между поступлением и изъятием аккумулятора. Если элементов питания поступает больше, чем отчуждается, баланс со знаком "плюс" (положительный), если наоборот - со знаком "минус" (отрицательный). Если обе части баланса уровне, его называют нулевым (бездефицитным, или уравновешенным).

Дефицитный баланс элементов питания (превышение расходов элементов питания за их поступлением) указывает на обеднение почвы и снижение ее плодородия.

Коэффициент возврата - отношение поступления и выноса элемента питания из почвы.

Интенсивность баланса - отношение поступления элемента питания до его изъятия, выраженное в процентах, то есть коэффициент возврата, умноженный на 100. Если его величина меньше 100%, то это дефицитный баланс, 100 - бездефицитный и более 100% - положительный.

По содержанию азота общий баланс считают удовлетворительным, если его интенсивность составляет около 100-110%. Ориентировочные экологически безопасные нормативы интенсивности баланса фосфора и калия в зависимости от их содержания в почвах приведены в табл. 9.8.

Такое количество элементов питания, рассчитанная на компенсацию изъятия их из почвы, способствует повышению содержания их подвижных соединений в почве до оптимального уровня (табл. 9.9).

При большом избытке внесения фосфора увеличивается опасность загрязнения почвы и продукции сопутствующими ему в удобрениях нежелательными (токсичными) элементами (фтор, хром, никель, свинец, кадмий и др.). Кроме того, снижается доступность для растений цинка. Избыток калия увеличивает безопасность загрязнения им продукции (в частности трав) и способствует более интенсивному вымыванию из пахотного слоя почвы кальция и магния.

Таблица 9.8. Экологически безопасные нормативы интенсивности баланса фосфора и калия в зависимости от содержания их подвижных соединений в почве (по методу Чирикова)

P 2O5

К 2O

Содержание в почве, мг / кг

Интенсивность баланса, %

Содержание в почве, мг / кг

Интенсивность баланса, %

<20

280

<20

150

20-50

250

20-40

130

50-100

200

40-80

110

130

80-120

90

150-200

100

120-180

70

> 200

80

> 180

50

Таблица 9.9. Оптимальные параметры содержания подвижных соединений фосфора и калия в основных типах почв Украины , мг / кг

Тип почвы

Культура

РА

К

Пылесосы

Дерново-подзолистые

пшеница озимая

150-170

130-160

Ячмень яровой

110-140

100-110

Светло-серые и серые лесные

Ячмень яровой

120-140

110-130

лесостепь

Черноземы оподзоленные и темно-серые лесные

пшеница озимая

110-140

100-130

черноземы типичные

Подсолнечник

100-110

120-140

пшеница озимая

130-150

120-160

Кукуруза на зерно

140-150

130-150

свекла сахарная

160-180

160-180

степь

черноземы обычные

пшеница озимая

110-130

150-160

Кукуруза на зерно

100-110

140-150

Подсолнечник

70-90

140-160

черноземы южные

пшеница озимая

110-140

130-170

Ячмень яровой

120-130

150-160

Темно-каштановые

пшеница озимая

110-140

140-170

Кроме общего баланса рассчитывают также эффективный баланс , характеризующий отношение между выносом растениями элементов питания и возможным их усвоением из общего количества поступившей в почву. Учитывая коэффициенты использования элементов питания из удобрений, находят величину возможного их усвоения с выносом урожаем и получают характеристику эффективного баланса.

Пример. На 1 га площади севооборота было внесено 70 кг азота с минеральными удобрениями, с атмосферными осадками поступило 10 кг, всего - 80 кг, из них растения усвоили 50%, то есть 40 кг. С органическими удобрениями поступило 80 кг азота и еще 20 кг биологического (по 10 кг симбиотического и несимбиотичного). всего - 100 кг / га азота. В первый год усвоится 25 % органического и биологического азота, или 25 кг (100 • 0,25), вместе с азотом минеральных удобрений это составит 65 кг (40 + 25). Растения на создание урожая использовали 100 кг азота. Итак, эффективный баланс азота отрицательный: 65 - 100 - 35 (кг / га). Интенсивность эффективного баланса равна 65 % (65 100 • 100).

Аналогично рассчитывают эффективные балансы фосфора и калия.

Для оценки системы применения удобрений за эффективным балансом рассчитывают возможно усвоение азота, фосфора и калия с грунтовых запасов. Систему удобрения можно считать составленной правильно тогда, когда дефицит элементов питания за эффективным балансом компенсироваться за счет возможного усвоения из почвы. Как уже отмечалось, растения могут усваивать из запасов почвы по 20-25 кг / га азота на каждый процент гумуса в почве. Например, если содержание гумуса 3%, то будет усвоено 60-75 кг / га азота. Фосфора растения усваивают около 6-8% запасов его подвижных соединений в почве, калия - 10-15%.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >