ВВЕДЕНИЕ
Расширенное воспроизводство потенциального и эффективного плодородия почвы – это исходное условие для обеспечения непрерывного роста урожайности сельскохозяйственных культур, которое возможно при положительном балансе питательных элементов и органического вещества почвы в мелиоративном земледелии. В естественных биоценозах достигается замкнутый цикл биогенных элементов, а в искусственных агроценозах происходит разрыв этого цикла в связи с. отчуждением на получение урожая и значительными потерями элементов питания при эрозии, инфильтрации и улетучивании. Создание необходимых условий для рационального круговорота питательных веществ – важнейшая задача орошаемого земледелия. Положительно влиять на эффективное плодородие почвы, под которым понимается обеспеченность почвы доступными азотом и фосфором, а также обменным калием, получать планируемые урожаи орошаемых культур возможно при проведении балансовых расчетов, создавая при этом с помощью внесения расчетных доз удобрений оптимальный уровень содержания гумуса и подвижных форм питательных элементов в почве.
РАСЧЕТ БАЛАНСА ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ
Баланс питательных веществ - это количественное выражение содержания питательных веществ в почве на конкретной площади с учетом всех статей их поступления (внесение удобрений, природные источники, азотфиксация, другие) и расхода (вынос с урожаем, естественные потери на вымывание, смыв, улетучивание и так далее) в течение определенного промежутка времени. Нарушение баланса питательных веществ в земледелии может ухудшить химический состав почвы, природных вод, а, следовательно, и растений. Это в свою очередь может изменить качество, питательную ценность сельскохозяйственной продукции и кормов для животных и привести к функциональным заболеваниям человека и животных.
Поэтому важно правильно управлять круговоротом питательных веществ в земледелии, создавать их активный баланс применением органических и минеральных удобрений, предотвращать их потери в окружающую природную среду. Это одна из важнейших задач создания и применения ландшафтно-адаптивных систем мелиоративного земледелия.
Баланс азота
Особый интерес представляет баланс азота – основного носителя жизни, элемента, определяющего количество и качество урожая. Проблема азота в земледелии очень актуальна. Это объясняется тем, что азот – элемент весьма мобильный и в почве не накапливается. Поэтому с повышением содержания других биогенных элементов, плодородия почвы и ее окультуренности в целом, азот будет определять величину и качество урожая. При расчете баланса азота учитываются только основные приходные и расходные статьи, включающие поступление азота с минеральными, органическими удобрениями и биологической фиксацией клубеньковыми бактериями, вынос азота с урожаем основной и побочной продукции. Уравнение баланса азота:
где Б а – баланс доступного азота, кг/га; У Д мин – дозы внесения минеральных азотосодержащих удобрений в туках, кг/га; Д орг CА мин – содержание азота в минеральном удобрении (приложение 4), %; CА орг – содержание азота в органическом удобрении (приложение 5), %; В а – вынос азота с урожаем основной и побочной продукции (приложение 1), кг/т; АФ – биологическая фиксация азота клубеньковыми бактериями бобовых культур, кг/т, (принимается равной 10 кг/т сена бобовых трав, 0,5 кг/т зеленого корма злакобобовых травосмесей, 26 кг/т зерна сои).
Пример расчета баланса азота.
Решение: Содержание азота в навозе 0,45%, сульфоаммофосе 12%; вынос с урожаем 3,5 кг/т. Азотфиксация у кукурузы отсутствует (АФ =0 ).
Кг/га. Баланс дефицитный.
Баланс фосфора
Хотя живым организмам требуется примерно в 10 раз меньше фосфора, чем азота, тем не менее, это важнейший биогенный элемент. Фосфор не только источник питания для растений, но и носитель энергии, входящий в состав различных нуклеиновых кислот. Дефицит фосфора резко снижает продуктивность растений. Фосфор не имеет естественных источников пополнения запаса в почве. Восполнить его потребление на создание урожаев можно только внесением фосфорных и органических удобрений. В перспективе проблема фосфора как биогенного элемента в земледелии возникает в первую очередь. В атмосфере фосфор находится в основном в виде пыли в малом количестве. Его круговорот более прост, чем круговорот азота. В него в экосистемах вовлечены лишь почва, вода и растения. На доступность этого элемента растениям влияют многие факторы среды, поэтому проблема фосфора как биогенного элемента в земледелии возникает в первую очередь. Рассчитывается баланс фосфора по формуле:
где Б ф – баланс доступного фосфора, кг/га; У – урожайность возделываемой культуры, т/га; Д мин – дозы внесения минеральных фосфоросодержащих удобрений в туках, кг/га; Д орг – дозы внесения органических удобрений, т/га; CФ мин – содержание фосфора в минеральном удобрении (приложение 4), %; CФ орг – содержание фосфора в органическом удобрении (приложение 5), %; В ф
Пример расчета баланса фосфора. При возделывании силосной кукурузы быливнесены 30 тонн навоза КРС на соломенной подстилке и 150 килограмм сульфоаммофоса на гектар. В результате было получено 60 т/га силоса.
Решение: Содержание фосфора в навозе 0,23%, сульфоаммофосе 39%; вынос с урожаем 1,4 кг/т. кг/га. Баланс – положительный.
Баланс калия
Калий содержится в основном в минеральной тонкодисперстной части почвы. Недостаток его в почве резко угнетает рост и развитие растений. Находясь в них в форме катиона К + , он регулирует важные физиологические процессы, обеспечивая влагообмен в растительных клетках и поддерживая высокую активность цитоплазмы. Уравнение баланса калия имеет вид:
где Б к – баланс доступного калия, кг/га; У – урожайность возделываемой культуры, т/га; Д мин – дозы внесения минеральных калийсодержащих удобрений в туках, кг/га; Д орг – дозы внесения органических удобрений, т/га; CК мин – содержание калия в минеральном удобрении (приложение 4), %; CК орг – содержание калия в органическом удобрении (приложение 5), %; В к – вынос фосфора с урожаем основной и побочной продукции (приложение 1), кг/т.
Пример расчета баланса калия. При возделывании озимой пшеницы быливнесены 20 тонн навоза КРС на соломенной подстилке, 60 килограмм хлористого калия и 120 килограмм каpбоаммофоски на гектар. В результате было получено 4,0 т/га зерна.
Решение: Содержание калия в навозе 0,5%, хлористом калии 53%, карбоаммофоске 17%; вынос с урожаем 36 кг/т.
Кг/га. Баланс – бездефицитный.
РАСЧЕТ БАЛАНСА ГУМУСА
В почве одновременно происходит несколько разнонаправленных процессов, связанных с разложением (минерализацией), образованием (гумификацией) гумуса. Для направленного регулирования запасов гумуса в исследуемых почвах на основе полученной информации о содержании и запасах его в почвах изучаемого участка и данных об урожайности рассчитывается баланс гумуса. Уравнение баланса гумуса имеет вид:
где Б г – баланс гумуса, т/га; У – урожайность, т/га; В а – вынос азота на 1 т урожая, кг/т (приложение 1); П П и П К – поступление пожнивных и корневых остатков, соответственно, т/га; K ГР и K ГУ – коэффициенты гумификации растительных остатков и органических удобрений соответственно (приложение 3); Д орг – доза внесения органического удобрения, т/га; %ВЛ – влажность органического удобрения, % (приложение 5).
Поступление пожнивных и корневых остатков определяется с помощью регрессионных зависимостей их от урожайности сельскохозяйственной культуры (приложение 2).
Пример расчета баланса гумуса. При возделывании картофеля быловнесено 150 тонн навозной жижи КРС на гектар. В результате было получено 24 т/га клубней картофеля.
Решение: Поступление пожнивных остатков: П П = 0,04∙24+0,1=1,06 т/га. Поступление корневых остатков: П к = 0,08∙24+0,8 = 1,536 т/га. Коэффициент гумификации остатков 0,35, навоза КРС 0,35.
т/га.Баланс дефицитный.
Изменение содержания гумуса
Расчет исходных запасов гумуса в верхнем 30-сантиметровом слое ведется с учетом плотности сложения почвы по формуле:
,
(5)
где ЗГ 0 – начальные запасы гумуса в верхнем 30-ти сантиметровом слое, т/га; ρ сл – плотность сложения почвы (приложение 6), г/см 3 ; СГ 0 – исходное содержание гумуса (приложение 6), %.
Прогнозное содержание гумуса (%) определяется по формуле:
,
(6)
Полученное значение сравнивается с диапазоном фонового содержания гумуса (приложение 7). Кроме этого, определяется абсолютное и относительное изменение содержания гумуса:
,
(7)
,
(8)
В результате делается вывод о значимости изменений.
Пример оценки изменения содержания гумуса. В результате расчета баланса гумуса было определено, что запасы сократятся на 36 т/га. Почва орошаемого участка каштановая среднесуглинистая с исходным содержанием гумуса 2,2%. Определить изменение содержания и его значимость.
Плотность сложения верхнего слоя почвы 1,22 г/см 3 .
т/га. 
%.
Это значение выходит за пределы диапазона колебаний 1,8-3,0 (приложение 8). Абсолютное и относительное изменения содержания также очень высокие:
; 
, что говорит о недопустимо дефицитном балансе органического вещества почвы.
Описание выполнения.
1. Запустите Microsoft Excel .
А » и «В А » в 2-3 раза.
3. В ячейку «А2 » введите слово «Культура», а в ячейки «А3 »- «А12 » названия культур севооборота из вашего варианта.
4. В ячейку «В2 » введите слово «Урожайность», а в ячейки «В3 »- «В12 » урожайности культур севооборота из вашего варианта.
5. В ячейку «D1 » введите слово «Вынос», в ячейки «C2 » – «азота»; «D2 » – «фосфора»; «E2 » – «калия».
6. В ячейку «F1 » введите слово «Потери», в ячейку «F2 » – «гумуса».
7. В ячейки «С3 »–«С12 » введите формулы для расчета выноса азота. Для этого, указав курсором на ячейку «С3 » введите в строке формул «=В3*(хх-yy)», где хх – значение выноса азота для данной культуры (приложение 1); yy – биологическая фиксация азота клубеньковыми бактериями бобовых культур, кг/т, (принимается равной 10 кг/т сена бобовых трав, 0,5 кг/т зеленого корма злакобобовых травосмесей, 26 кг/т зерна сои). Повторите операции для ячеек «С4 »–«С12 ».
8. Введите в ячейки «D3 »–«D12 » формулы для расчета выноса фосфора «=В3*хх», где хх – значение выноса фосфора для данной культуры (приложение 1), а в ячейки «Е3 »–«Е12 » аналогичные формулы для расчета выноса калия.
9. В ячейках «F3 »–«F12 » рассчитайте потери гумуса. Для этого, согласно приведенной ранее формуле, разделите вынос азота без учета биологическая фиксация азота клубеньковыми бактериями на 50. Формула в ячейке «F3 » будет иметь вид: «=В3*хх/50», где хх – значение выноса азота для данной культуры (приложение 1).
10. В ячейку «H1 » введите слово «Остатки», в ячейки «G2 » – «пожнивные»; «H2 » – «корневые»; «I2 » – «сумма».
11. В ячейках «G3 »–«G12 » рассчитайте поступление пожнивных остатков. Для этого введите в них формулы регрессионных зависимостей массы пожнивных остатков от урожайности культуры (приложение 2), заменяя «х» на ссылку на соответствующую ячейку из столбца урожайностей (ячейки «B3 »–«B12 »).
12. Аналогично рассчитайте в ячейках «H3 »–«H12 » поступление корневых остатков.
13. Просуммируйте в ячейках «I3»–«I12 » пожнивные и корневые остатки (=G3+H3 ).
14. В ячейку «J2 » введите «Кг», а ячейки «J3»–«J12 » значения коэффициентов гумификации растительных остатков из приложения 3.
15. В ячейку «K1 » введите слово «Поступление», в ячейку «K2 » – «гумуса».
16. В ячейках «К3 »–«К12 » рассчитайте поступление гумуса, умножая коэффициент гумификации на сумму растительных остатков (столбцы G и К ).
17. В ячейку «L2 » введите «Бг», а в ячейки «L3»–«L12 » балансы гумуса (=K3-F3 ).
18. В ячейке «С13 » подсчитайте суммарный вынос азота за всю ротацию. Для этого, укажите курсором на эту ячейку, нажмите кнопку «Вставка функции» (), и выберите из списка функций «СУММ». В открывшемся окне «Аргументы функции» укажите значок ввода диапазона ячеек для суммирования () и обведите курсором ячейки «С3 »–«С12 ». Нажмите для подтверждения «Enter», а затем «ОК».
19. Распространив полученную формулу на ячейки «D13 » и «E13 » Вы получите суммарный вынос фосфора и калия.
20. Для расчета баланса гумуса без участия удобрений, повторите операции из пункта 18 для ячейки «L13 » и диапазона «L2-L12 ».
21. Введите в ячейку «А16 » «Удобрение», в ячейку «В16 » «Доза», в ячейку «D15 » «Содержание»; в ячейки «С16 », «D16 », «Е16 », «F16 » - «Азота», «Фосфора», «Калия», «воды».
22. В ячейки «А17-А22 » введите названия внесенных удобрений (сначала органических, затем минеральных).
23. В ячейки «В17-В22 » введите дозы внесенных удобрений, для органических в тоннах на гектар, минеральных – килограммах на гектар.
24. В ячейки «С17-С22 » введите содержание азота в удобрениях, «D17-D22 » - фосфора, «Е17-Е22 » - калия, «F17-F22 » - воды (приложения 4, 5).
25. Введите в ячейку «H15 » «Поступление», а в ячейки «G16 », «H16 », «I16 » скопируйте содержимое ячеек «С16 », «D16 », «Е16 ».
26. Рассчитайте поступление питательных веществ с органическими удобрениями. Для этого в ячейку «G17 » введите формулу «=$B17*C17*10». Знак «$» означает, что при распространении формулы столбец «В» в ней не изменится, а коэффициент 10 получился при делении 1000 (килограммов в тонне) на 100 (процентов).
27. Распространите формулу на строки с органическими удобрениями и столбцы «D » и «Е ».
28. Рассчитайте поступление питательных веществ с минеральными удобрениями. Для этого в ячейку на пересечении первой строки с минеральными удобрениями и столбца «G» введите формулу «=$B19*C19/100».
29. Распространите формулу на строки с минеральными удобрениями и столбцы «D » и «Е ».
30. Просуммируйте поступление азота, фосфора и калия в ячейках «G23 », «H23 », «I23 » (аналогично п. 18).
31. Введите в ячейку «J16 » «органики», в ячейку «К16 » «гумуса».
32. Введите в ячейку «J17 » формулу для расчета поступления в почву свежего органического вещества: «=B17*(1-F17/100)». Распространите ее на все строки с органическими удобрениями.
33. Введите в ячейку «К17 » формулу для расчета поступления в почву гумуса: «=J17*0,35» (0,35 – коэффициент гумификации растительных остатков из приложения 3). Распространите формулу на все строки с органическими удобрениями.
34. Просуммируйте в ячейке «К23 » поступление в почву гумуса аналогично пунктам 18 и 30.
35. Введите в ячейки «А24-А28 » слова «Баланс», «гумуса», «азота», «фосфора», «калия».
36. В ячейке «А25 » подсчитайте баланс гумуса («=L13+K23»); в ячейках «А26-А28 » балансы азота, фосфора и калия с помощью формул «=G23-C13», «=H23-D13» и «=I23-E13» соответственно.
37. Сохраните книгу (файл) Microsoft Excel с именем, которое вам укажет преподаватель. Выключите Microsoft Excel.
Описание выполнения.
1. Запустите Microsoft Excel .
2. Откройте файл (книгу Microsoft Excel ), созданный при выполнении Упражнения 1.
3. Скопируйте результаты расчета баланса на другой лист книги.
4. Для этого обведите ячейки «А24-В28 »; скопируйте их содержимое в буфер обмена (например, нажав «Ctrl+C »); перейдите на нужный лист (список листов внизу таблицы); выберите в главном меню «Правка » – «Специальная вставка », и, в открывшемся окне специальной вставки отметьте указатель значения.
5. Введите в ячейку «С1 » «Исходные запасы», в ячейку «D1 » «Конечные запасы».
6. Введите в ячейку «С2 » формулу для расчета исходных запасов гумуса «=30*хх*yy», где хх – плотность сложения почвы (приложение 6), г/см 3 ; yy – исходное содержание гумуса (приложение 6), %.
7. В ячейку «D2 » введите формулу для расчета конечных (прогнозируемых) запасов гумуса «=В2+С2».
8. Введите в ячейку «Е1 » «Прогноз содержания», а в ячейку «Е2 » формулу для расчета содержания гумуса в %: «=D2/30/хх», где хх – плотность сложения почвы (приложение 6), г/см 3 .
9. Введите в ячейки «F1 » и «G1 » «Абсолютное изменение» и «Относительное изменение»
10. В ячейку «F2 » введите формулу для расчета абсолютного изменения содержания гумуса «=C2-D2».
11. В ячейку «G2 » введите формулу для расчета относительного изменения содержания гумуса «=F2/C2*100».
12. Введите в ячейки «С4 » и «С5 » формулы для расчета исходных запасов доступного фосфора и обменного калия в верхнем 30-сантиметровом слое «30*хх*yy1» и «30*хх*yy2», где хх – плотность сложения почвы (приложение 6), г/см 3 ; yy1 и yy2 – исходное содержание доступного фосфора и обменного калия, мг на 100 г почвы (приложение 6).
13. Введите в ячейки «D4 » и «D5 » формулы для расчета прогнозируемых запасов доступного фосфора и обменного калия «=С4+В4» и «=С5+В5».
14. В ячейки «Е4 » и «Е5 » введите формулы для расчета прогнозируемого содержания фосфора и калия «=D4/30/хх» и «=D5/30/хх», где хх – плотность сложения почвы (приложение 6), г/см 3 .
15. В ячейках «G4 » и «G5 » рассчитайте относительное изменение содержания доступного фосфора и калия (формулы «(yy1-Е4)/yy1*100» и «(yy2-Е5)/yy2*100», где исходное содержание доступного фосфора и обменного калия, мг на 100 г почвы).
Описание выполнения.
1. Запустите Microsoft Excel .
2. Указав курсором мыши на границу между столбцами «А » и «В » в строке с названиями столбцов, нажмите левую кнопку мыши и раздвиньте столбец «А » в 2 раза. Повторите операцию для столбца «В ».
3. В ячейку «В2 » введите слово «Содержание», а в ячейки «А3 », «А5 », «А6 », «А7 »–«гумуса», «азота», «фосфора» и «калия».
4. В ячейку «В3 » введите содержание гумуса, в ячейку «В6 » фосфора, а в ячейку «В7 » калия из вашего варианта.
5. В ячейку «С3 » введите «Доля покрытия =», а в ячейку «D3 » значение доли покрытия потребности в азоте с помощью органических удобрений из приложения 11.
6. В ячейку «С4 » введите «Xmin», в ячейку «D4 » – «Xmax», в ячейку «E4 » – «Kmin», в ячейку «F4 » – «Kmax», в ячейку «G4 » – «K».
7. Введите в ячейки «С6 » и «С7 » нижние границы интервалов, в которые попадают значения содержания фосфора и калия (приложение 8).
8. Введите в ячейки «D6 » и «D7 » верхние границы интервалов, в которые попадают значения содержания фосфора и калия (приложение 8).
9. Введите в ячейки «E6 » и «E7 » наименьшие значения ротационных коэффициентов баланса для интервалов, в которые попадают значения содержания фосфора и калия (приложение 9).
10. Введите в ячейки «F6 » и «F7 » наибольшие значения ротационных коэффициентов баланса для интервалов, в которые попадают значения содержания фосфора и калия (приложение 9).
11. Введите в ячейку «G5 » значение ротационного коэффициента баланса для азота (1).
12. В ячейки «G6 » и «G7 » введите формулы для расчета ротационных коэффициента баланса для фосфора и калия (формула 18).
13. В ячейку «G5 » введите ротационный коэффициент баланса для азота – 1.
14. В ячейки «А9 » и «В9 » введите слова «Культура» и «Урожайность».
15. В ячейки «А10 » – «А13 » введите названия культур из вашего варианта задания; в ячейки «В10 » – «В13 » – их урожайности.
16. Введите в ячейки «С9 », «D9 », «E9 » и «F9 » обозначения «АФ», «ВА», «ВФ» и «ВК» (азотфиксация, вынос азота, вынос фосфора, вынос калия).
17. В ячейки «С10 » – «F13 » введите значения азотфиксации (примечание к формуле 1) и выноса элементов питания для всех культур (приложение 1).
18. Введите в ячейку «А15 » слово «Удобрения», а в ячейки «В15 », «С15 » и «D15 » обозначения «Са», «Сф» и «Ск» (содержание азота, фосфора, калия).
19. В ячейки «А16 » – «А19 » введите названия удобрений из вашего варианта задания; в ячейки «В16 » – «D19 » – содержание в них элементов питания (приложения 4 и 5).
20. Скопируйте «D9 », «E9 » и «F9 » в ячейки «G9 », «H9 », «I9 ».
21. В ячейках «G10 » – «G13 » рассчитайте вынос азота с урожаем сельскохозяйственной культуры (формула для строки 10: «=B10*(D10-C10)»).
22. В ячейках «H10 » – «H13 » и «I10 » – «I13 » рассчитайте выносы фосфора и калия с урожаем (формула для фосфора и строки 10: «=B10*E10»; калия и строки 10: «=B10*F10»).
23. Введите в ячейки «J9 », «K9 », «L9 » обозначения «Доа», «Доф» и «Док» (общие дозы удобрений по каждому основному элементу питания в килограммах действующего вещества).
24. В ячейках «J10 » – «L13 » рассчитайте общие дозы удобрений по каждому основному элементу питания (например, для «J10 » – «=G10*$G$5»).
25. В ячейку «М9 » введите обозначение «Дорга» (доза органического азота), а в ячейках «М10 » – «М13 » рассчитайте эту дозу по формуле 19.
26. В ячейку «N9 » введите обозначение «Дорг» (доза органического удобрения), а в ячейках «N10 » – «N13 » рассчитайте эту дозу по формуле 20.
27. В ячейку «O9 » введите обозначение «Дорго» (доза органического удобрения округленная), а в ячейки «О10 » – «О13 » – дозы внесения органики под каждую культуру, округленную до 5 т/га.
28. Введите в ячейки «P9 », «Q9 », «R9 » обозначения «Дорга», «Доргф» и «Доргк» (килограммы действующего вещества по каждому основному элементу питания, содержащиеся в органическом удобрении).
29. Рассчитайте дозы элементов питания в органическом удобрении. Для этого введите в ячейку «P10 » формулу «=10*$O10*B$16», а затем распространите ее на ячейки «Р10 » – «R13 ».
30. Введите в ячейки «S9 », «T9 », «U9 » обозначения «Дма», «Дмф» и «Дмк» (килограммы действующего вещества по каждому основному элементу питания, которые надо внести с минеральным удобрением).
31. В ячейках «S10 » – «U13 » определите эти дозы как разность между общей потребностью в элементе питания и его содержанием в органическом удобрении. Для этого введите в ячейку «S10 » формулу =J10-P10», а затем распространите ее на ячейки «S10 » – «U13 ».
32. Введите в ячейки «V9 », «W9 », «X9 » обозначения «МА», «МФ» И «МК» (дозы азотного, фосфорного и калийного минеральных удобрений в натуральных туках, кг).
33. В ячейках «V10 » – «X13 » определите эти дозы с помощью формул: для азотного удобрения – «=S10*100/B$17»; фосфорного – «=T10*100/C$18»; калийного – «=U10*100/D$19».
34. Пометьте ячейки «V10 » – «X14 » и округлите их до целых чисел (пункты меню «Формат»–«Ячейки»–«Число»). В открывшемся окне выберите формат «Числовой» и укажите число десятичных знаков – 0.
35. В ячейках «О14 », «V14 », «W14 », «X14 » с помощью функции «СУММ» подсчитайте суммарные дозы внесения удобрений.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кравчук А.В., Муравлев А.П., Прокопец Р.В., Донгузов Г.С. Основы рационального природопользования: методические указания и материалы к лабораторно-практическим занятиям. – Саратов: Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова, 2004. – 47 с.
2. Кравчук А.В., Шаврин Д.И., Прокопец Р.В. Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Природопользование» – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ имени Н.И. Вавилова», 2013. – 20 с.
3. Леонтьев С.А., Чумакова Л.Н., Прокопец Р.В., Аржанухина Е.В., Никишанов А.Н. Природно-техногенные комплексы природообустройства: методические указания к выполнению курсового проекта – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ имени Н.И. Вавилова», 2012. – 40 с.
4. Прокопец Р.В. Влияние ирригационной эрозии на потери элементов питания в почве // Проблемы научного обеспечения сельскохозяйственного производства и образования: сб. науч. работ – под общей редакцией А.В. Кравчука. – Саратов, 2008. – С. 183-188.
5. Прокопец Р.В. Вынос питательных веществ с поверхностным стоком на темно-каштановых почвах при орошении козлятника восточного // Вавиловские чтения 2006: Материалы конференции, посвященной 119-й годовщине со дня рождения академика Н.И. Вавилова. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова», 2006. – С. 72-73.
6. Прокопец Р.В. Вынос питательных веществ с твердым стоком на темно-каштановых почвах при орошении козлятника восточного // Системные исследования природно-техногенных комплексов Нижнего Поволжья: сб. науч. работ. – Саратов, 2007.– С. 124-127.
7. Прокопец Р.В., Аржанухина Е.В., Шаврин Д.И., Завадский И.С. Планирование природоохранных мероприятий: методические указания к выполнению расчетно-графических работ – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ имени Н.И. Вавилова», 2012. – 29 с.
8. Прокопец Р.В., Чумакова Л.Н., Аржанухина Е.В., Шаврин Д.И., Завадский И.С. Управление мелиоративными водохозяйственными системами с помощью компьютерных технологий: методические указания к выполнению лабораторных работ. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ имени Н.И. Вавилова», 2012. – 26 с.
9. Пронько В.В., Корсак В.В., Дружкин А.Ф. Влияние погодных условий и агротехнических приемов на эффективность удобрений в степном Поволжье // Агрохимия, 2004, № 8, С. 20-26.
10. Пронько Н.А., Корсак В.В. Метод расчета доз органических и минеральных удобрений для культур орошаемых севооборотов по прогнозному ротационному балансу элементов питания // Агрохимия, 2001, № 7, С. 66-71.
11. Пронько Н.А., Корсак В.В., Корнева Т.В. Особенности дегумификации орошаемых темно-каштановых почв Саратовского Заволжья // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. – 2009. – № 10. – С. 42-46.
12. Пронько Н.А., Корсак В.В., Прокопец Р.В., Корнева Т.В., Романова Л.Г. Расчет балансов гумуса и элементов питания растений в мелиоративном земледелии с применением информационных технологий / Методические указания к выполнению курсовой и лабораторно-практических работ.– Саратов, ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2010, 39 с.
13. Пронько Н.А., Корсак В.В., Фалькович А.С. Орошение в Поволжье: не повторять ошибок. – Мелиорация и водное хозяйство, 2014, №4, С. 16-19.
14. Пронько Н.А., Фалькович А.С., Романова Л.Г Изменение плодородия орошаемых каштановых почв Поволжья в процессе длительного использования и научные основы его регулирования.– Саратов: СГАУ, 2005, 220 с.
ПРИЛОЖЕНИЯ
| № | Название | Содержание элемента, % | ||
| азот | фосфор | калий | ||
| Натриевая селитра | 16,3 | 0,0 | 0,0 | |
| Аммиак жидкий | 82,0 | 0,0 | 0,0 | |
| Аммиак водный | 16,0 | 0,0 | 0,0 | |
| Сульфат аммония | 20,8 | 0,0 | 0,0 | |
| Аммиачная селитра | 34,0 | 0,0 | 0,0 | |
| Мочевина (каpбамид) | 46,0 | 0,0 | 0,0 | |
| Суперфосфат гpанулированный | 0,0 | 20,5 | 0,0 | |
| Суперфосфат двойной гpанулированный | 0,0 | 49,0 | 0,0 | |
| Калий хлористый | 0,0 | 0,0 | 53,0 | |
| Калийная соль смешанная | 0,0 | 0,0 | 40,0 | |
| Сульфат калия-магния (калий-магнезия) | 0,0 | 0,0 | 28,0 | |
| Аммофос, марка А, высший сорт | 12,0 | 52,0 | 0,0 | |
| Аммофос, марка А, первый сорт | 12,0 | 50,0 | 0,0 | |
| Аммофос, марка Б, высший сорт | 11,0 | 44,0 | 0,0 | |
| Аммофос, марка Б, первый сорт | 10,0 | 42,0 | 0,0 | |
| Сульфоаммофос | 12,0 | 39,0 | 0,0 | |
| Нитpофоска, марка А | 16,0 | 16,0 | 16,0 | |
| Нитpофоска, марка Б | 12,5 | 8,0 | 12,5 | |
| Нитpофоска, марка В | 11,0 | 10,0 | 11,0 | |
| Нитpофос, марка А | 23,0 | 17,0 | 0,0 | |
| Нитpофос, марка Б | 24,0 | 14,0 | 0,0 | |
| Нитpоаммофос, маpка А | 23,0 | 23,0 | 0,0 | |
| Нитpоаммофос, маpка Б | 16,0 | 24,0 | 0,0 | |
| Нитpоаммофос, маpка В | 25,0 | 20,0 | 0,0 | |
| Нитpоаммофоска | 13,0 | 19,0 | 19,0 | |
| Каpбоаммофоска | 17,0 | 17,0 | 17,0 | |
| Жидкие комплексные удобpения | 10,0 | 34,0 | 0,0 |
| № | Название | Содержание, % | |||
| азота | фосфора | калия | воды | ||
| Навоз КРС на соломенной подстилке | 0,45 | 0,23 | 0,50 | 77,30 | |
| Навоз свиной на соломенной подстилке | 0,45 | 0,19 | 0,60 | 72,40 | |
| Навоз конский на соломенной подстилке | 0,58 | 0,28 | 0,63 | 64,60 | |
| Навоз смешанный на соломенной подстилке | 0,50 | 0,25 | 0,60 | 71,30 | |
| Навозная жижа (КРС) | 0,26 | 0,12 | 0,38 | 98,80 | |
| Навозная жижа (свиная) | 0,31 | 0,06 | 0,36 | 98,80 | |
| Навозная жижа (конская) | 0,39 | 0,08 | 0,58 | 98,80 | |
| Птичий помет | 0,90 | 1,70 | 0,90 | 56,00 |
6.Плотность почвы, содержание гумуса и доступных элементов питания в верхнем 30-сантиметровом слое
| № | Тип почвы | Плотность, т/м 3 | Содержание гумуса, % | Содержание, мг/100 г почвы | |
| фосфора | калия | ||||
| Южный малогумусный чернозем | 1,15 | 3,6 | 5,1 | ||
| 1,20 | 5,4 | 9,2 | |||
| Южный среднесуглинистый чернозем | 1,22 | 4,7 | 5,5 | ||
| Темно- | 1,14 | 2,8 | 4,2 | ||
| Темно-каштановая тяжелосуглинистая | 1,28 | 3,6 | 7,0 | ||
| Каштановая среднесуглинистая | 1,22 | 2,9 | 4,8 | ||
| Светло-каштановая тяжелосуглинистая | 1,30 | 2,4 | 3,8 | ||
| Светло-каштановая легкосуглинистая | 1,35 | 1,8 | 4,1 |
Варианты исходных данных для расчета баланса и изменения содержания гумуса и элементов питания
| Культуры | Урожайность, т/га | Внесение удобрений | ||
| Органических, т/га | Минеральных, кг/га | |||
| В 1 | Яровая пшеница | 2,0 | Нитpофос, марка А,120 | |
| Каштановая среднесуглинистая | Люцерна на сено | |||
| Люцерна на сено | Калий хлористый, 260 | |||
| Кукуруза на силос | Навоз КРС, 100 | |||
| Соя | 1,9 | |||
| Картофель | ||||
| Озимая пшеница | 3,8 | |||
| Кукуруза на силос | Аммиак жидкий, 200 | |||
| Сорго силосное | Навоз КРС, 120 | |||
| Яровая пшеница | 2,2 | |||
| В 2 | Яровая пшеница | 2,5 | ||
| Южный малогумусный чернозем | Сахарная свекла | Навозная жижа КРС, 180 | ||
| Горохоовсяная травосмесь | Аммофос, марка А, высший соpт, 150 | |||
| Подсолнечник | 0,7 | Суперфосфат двойной, 90 | ||
| Просо | 1,5 | Птичий помет, 25 | ||
| Кукуруза на зерно | Аммиачная селитра, 200 | |||
| Яровой ячмень | 1,9 | |||
| Соя | 2,1 | |||
| Горохоовсяная травосмесь | Каpбоаммофоска, 85 | |||
| Суданская трава на силос | Калий хлористый, 265 | |||
| В 3 | Овес | 2,2 | ||
| Южный тяжелосуглинистый чернозем | Люцерна на сено | |||
| Люцерна на сено | ||||
| Картофель | Птичий помет, 45 | |||
| Кукуруза на силос | Сульфат аммония, 135 | |||
| Озимая пшеница | 4,5 | |||
| Просо | 2,0 | Мочевина (карбамид), 65 | ||
| Сахарная свекла | Навоз свиной, 175 | |||
| Вика яровая на зеленый корм | Сульфат калия-магния, 275 | |||
| Соpго-суданко-вый гибрид | Сульфоаммофос, 80 |
Баланс любого элемента (или вещества) - это количественный и одновременно качественный показатель, выраженный в абсолютных (кг/га д.в.) и относительных (%) величинах. Качество баланса любого элемента при абсолютном выражении результатов определяется соответствующим знаком: плюс («+») - положительный (приход больше расхода), минус («–») – отрицательный или дефицитный (приход меньше расхода) и ноль - нулевой, или уравновешенный, или бездефицитный (приход равен расходу). Баланс питательных элементов - важнейшая агроэкологическая оценка продуктивности культур и плодородия почв любой системы удобрения. Баланс питательных веществ в севообороте - это разница между суммарным количеством поступивших питательных веществ в почву за севооборот и расходом этих веществ на формирование урожая. Балансовый расчет - основной способ проверки правильности разработанной системы удобрения. Баланс питательных веществ дает представление о происходящем истощении или обогащении почвы питательными веществами при существующей системе удобрения в хозяйстве. Баланс может быть положительным, отрицательным и нулевым. Положительный баланс элементов питания способствует сохранению плодородия почвы и дальнейшему его повышению. Отрицательный баланс (дефицитный) показывает, что из почвы отчуждается больше элементов питания чем возвращается обратно в почву, при таком балансе почве истощается и становится менее плодородна. Нулевой баланс говорит о равенстве приходных и расходных статей. В хозяйственной деятельности необходимо стремится к бездефицитному балансу (т.е. положительному или как минимум нулевому).
Используя процентное выражение баланса к выносу, и зная классы обеспеченности почвы фосфором и калием можно по специальной таблице определить допустимость данных значений. Так как даже при положительном балансе процент может быть низок и рассчитанные дозы не будут способствовать сохранению плодородия почвы или наоборот процент может быть настолько велик, что можно будет рекомендовать уменьшить дозы удобрений.
Годовой план применения удобрений – это схема размещения удобрений по полям хозяйства составленная на основе разработанной системы удобрений на конкретный год с учетом необходимых изменений.
Задачи годового плана:
1) при наличии в хозяйстве разработанной системы удобрения по одной схеме определить нормы удобрений для сельскохозяйственных культур на каждом поле севооборота;
2) уточнить нормы удобрений при замене на поле сельскохозяйственной культуры (например, при замене озимых культур яровыми зерновыми или при замене в кормовом севообороте картофеля кормовыми корнеплодами и т. д.), а также уточнить в зависимости от погодных условий (летом предшествующего года, а также осенью и зимой);
3) откорректировать нормы удобрений при известковании. Норму фосфора после известкования можно снизить, а калия, наоборот, повысить;
4) определить основные формы удобрений. В системе указывают только количество питательных веществ. В плане на основе откорректированной нормы определяют ту или иную форму удобрения. Например, при общей норме фосфорных удобрений на кислых дерново-подзолистых почвах можно предусмотреть припосевное внесение суперфосфата в дозе 0,5 ц/га, а остальную часть внести в виде фосфоритной муки в основное удобрение под зяблевую вспашку. В хозяйстве применяют различные формы органических удобрений. В соответствии с биологией сельскохозяйственной культуры необходимо определить то органическое удобрение, которое обеспечит гарантированную прибавку урожая;
5) определить общую потребность в минеральных и органических удобрениях под культуру;
6) распределить удобрения по срокам внесения;
7) определить способы и приемы внесения удобрений;
8) определить основные машины по внесению и заделке удобрений.
Годовой план внесения удобрений в каждом конкретном хозяйстве делают по определенной форме. В ней отражаются следущие показатели: площадь поля, культура и ее урожайность,
потребное количество питательных веществ, нормы удобрений, срок, техника применения при основном, припосевном и послепосевном (подкормка) способах внесения удобрений.
По каждому полю подсчитывается потребность в удобрениях. Определяется общая потребность в удобрениях на всю площадь севооборота.
Цель разработки календарного плана внесения удобрений состоит в том, чтобы определить по основным срокам потребность в удобрениях отдельных культур и полей, а также виды и формы удобрений, количество машин, механизмов и рабочих для выполнения того или иного приема внесения удобрения по севообороту и хозяйству в целом. При разработке календарного плана применения удобрений обязательным является разработка плана организационно-хозяйственных мероприятий реализации программы работ по рациональному применению удобрений. В этом плане предусматривают полный технологический цикл самых разнообразных работ (включающий дробление и смешивание удобрений, их погрузку па транспорт, перевозку удобрений до поля, рассев минеральных и разбрасывание органических удобрений), определяют потребность в машинах, рабочей силе и транспорте для внесения удобрений как до посева, так и при посеве и подкормках, а также в транспорте для перевозки органических удобрений в зимний период.
В интенсивном растениеводстве нужно обеспечивать бездефицитный баланс органического вещества в почве, является предпосылкой сохранения и повышения его естественного плодородия. Чтобы этого достичь, необходимо использовать все возможные источники поступления органического вещества в почву - навоз, мочевину, сидераты, различные компосты, птичий помет, солому, корневые и стерневые остатки, прудовой ил, озерный сапропель и тому подобное. Конечно, основным источником возврата органических веществ в почву является навоз и питательные и корневые остатки культур. В среднем 1 т подстилочного навоза дает около 30 кг гумуса.
Внесение органических и минеральных удобрений повышает качество гумуса, которая определяется соотношением гуминовых и фульвокислот. Если это соотношение больше единицы, гумус качественный, а тип гумусовых веществ гуматно-фульватно, если более двух - гуматный.
Гумусовые вещества должны быть клейкими и содержать кальций. Свежие гумусовые вещества, прежде всего гуматы кальция, обеспечивают водостойкость почвенной структуры.
Максимальные урожаи сельскохозяйственных культур получают, как правило, при внесении органических и минеральных удобрений, так как это способствует более эффективному использованию питательных веществ удобрений и почвы. Конечно, могут быть и исключения. Например, потребности в питательных веществах высеянной после донника белого пшеницы полностью удовлетворяются в этом случае можно обойтись практически без внесения минеральных удобрений.
Внесение полного минерального, органических и органо-минеральных удобрений обеспечивает прирост урожая практически всех культур. В то же время нет единого мнения о целесообразности внесения повышенных и даже обычных норм минеральных азотных удобрений под бобовые, в частности, под люцерну, эспарцет, клевер, горох, вику яровую, донник и др. Считается, что даже небольшие дозы азота (N 40-60 ) подавляют деятельность клубеньковых бактерий. Понятно и то, что высоких урожаев только за счет азотфиксации невозможно достичь. Так, в исследованиях М. Ю. Хомчака, А. И Зинченко, Μ. Т. Дзюгана в Уманской государственной аграрной академии, В. П. Малого в условиях западной Лесостепи урожайность люцерны при внесении только фосфорно-калийных удобрений была на 27-36% ниже по сравнению с ее урожайностью в вариантах, где вносили полное минеральное удобрение, в котором азота было до 120 кг / га.
В Лесостепи при внесении фосфорно-калийных удобрений (иногда и без них) урожаи люцерны составляли 300-320 ц / га, азотного - 420-480 ц / га, на орошаемых землях - соответственно 460-480 и 650-800 ц / га. По 750-800 ц / га зеленой массы люцерны собирали на орошаемых площадях в хозяйствах Шполянского района Черкасской области при внесении высоких норм азота (250-300 кг / га действующего вещества), внося его под каждый укос в виде аммиачной воды. В исследованиях А. И. Зинченко, М. Ю. Хомчака в госхозов "Бабанский" Уманского района при внесении весной по 150-160 кг / га азота урожайность люцерны достигала 440 ц / га только за первый укос.
Итак, азотные удобрения должны быть неотъемлемой составной технологий выращивания также зернобобовых и бобовых кормовых трав, за исключением полей, где перед посевом (например, люцерны) под зяблевую вспашку или под предшественник вносили достаточное количество органических удобрений.
При концентрации скота в хозяйстве более 100 условных голов и утилизации прошлогодней соломы производство навоза может быть доведено до 14-16 т / га. Вместе с другими источниками органических веществ это обеспечит повышение урожайности и непосредственно или низко дефицитный баланс питательных веществ в почве. В этих условиях внесения минеральных удобрений под все культуры севооборота будет вспомогательное значение.
Учет баланса питательных веществ является основой для регулирования процессов питания растений и повышения плодородия почв. Долгие годы существовало мнение, что применение удобрений должно быть рассчитано только для непосредственного питания растений. Главным образом рекомендовалось проведение различных подкормок, дробное внесение удобрений в различные периода развития растений. Даже на перспективу не ставилась задача с помощью удобрений повысить содержание фосфора, калия и других питательных элементов в почве. Такой подход к проблемам химизации не позволял выявить истинную потребность в химических удобрениях, необходимых для расширенного воспроизводства почвенного плодородия. В то же время опыт показывает, что даже значительное увеличение количества вносимых удобрений на кислых неокультуренных почвах с низким содержанием питательных веществ не обеспечивает получение не только максимальных, но средних стабильных урожаев сельскохозяйственных культур.
Начиная с 1965 года, с созданием государственной агрохимической службы, в Томской области проводится систематический контроль, который прослеживает динамику изменения почвенного плодородия. Изучение динамики питательных веществ в почве и баланса позволяет контролировать, направленно регулировать агрохимические свойства почв и повышать эффективность плодородия путем применения удобрений, химических мелиорантов и других средств.
Нарушение баланса питательных веществ, отсутствие факториальной совокупности в использовании средств химизации способствуют развитию тенденции некоторого снижения гумуса и других показателей плодородия в основных типах почв Томской области (табл. 62).
По данным Томского филиала института Росгипрозем за период с 1954 по 1981 год произошли некоторые изменения в содержании гумуса, наметилась тенденция к снижению гумуса в основных типах и подтипах почв области. Более существенные изменения произошли в почвах южной части области: содержание гумуса в выщелоченных и оподзоленных черноземах снизилось на 0,9 и 0,68% соответственно. Среднегодовые потери гумуса в целом по области составляют 0,46 т/га; в черноземах оподзоленных - около 1 т/га, а в черноземах выщелоченных - 1,48 т/га. Значительно меньше ежегодные потери гумуса наблюдаются в почвах северных районов: так, в дерново-подзолистых почвах потери составляют 0,15 т/га или же потерь вообще не наблюдается. Это связано как с гидротермическими условиями северных районов, так и слабой степенью освоения почв (табл. 63).
Существенное снижение гумуса за период с 1954 по 1990 год произошло в почвах более продуктивных: темно-серых лесных и черноземах выщелоченных и оподзоленных.
Это, прежде всего, связано с экстенсивной эксплуатацией почв, с недооценкой роли органических удобрений, соломы, многолетних трав, а также возделыванием однолетних трав и монокультуры. Так, по данным А.М. Лыкова, возделывание однолетних культур как в бессменных посевах, так и в севообороте, приводило к постепенному уменьшению в них органического вещества. Применение же минеральных удобрений способствовало снижению потерь гумуса благодаря поступлению в почву большого количества пожнивных и корневых остатков; По мнению этого автора, для обеспечения бездефицитного баланса гумуса дерново-подзолистых почв при наличии в севооборотах 50% пропашных культур необходимо применять не менее 10-15 т/га навоза.
Проведенный расчет баланса гумуса в почвах землепользования сельскохозяйственных предприятий различных районов и в целом по Томской области показывает, что в большинстве случаев этот баланс отрицательный. Положительный баланс гумуса проявляется в дерново-подзолистых почвах пахотного значения северных районов, где гидротермические условия вегетационного периода не способствуют быстрой минерализации органического вещества почвы и органического вещества вносимых удобрений (табл. 64).
Отрицательный баланс гумуса аргументируется тем, что с пожнивными и корневыми остатками в почву поступает только 40-50% необходимого количества органического вещества, которое составляет примерно 30 ц/га. Ежегодные потери гумуса могут достигать 1% от его общего содержания, или 0,06% от массы пахотного слоя.
Особенно большой дефицит гумуса установлен в Шегарском (-10,2 ц/га) и Зырянском (-7,2 ц/га) районах, что является закономерным следствием крайне низкого применения органических удобрений: 1,3 и 1,7 т/га соответственно.
Исследованиями В.И. Никитишена (1984) установлено, что дефицит гумуса в пахотном слое почвы, систематически удобряемой высокими дозами азота, очевидно, обусловлен усилением подвижности и передвижением растворимых органических соединений в нижележащие горизонты, что может привести к повышению кислотности почвы и снижению ее насыщенности обменными основаниями. Как было показано выше, в период с 1970 по 1992 год интенсивно применялись минеральные удобрения, и в соотношении элементов питания преобладал азот.
Серьезным фактором потери гумуса было насыщение парка сельскохозяйственных машин тяжелыми колесными тракторами, которые усилили отрицательное воздействие их ходовых систем на свойства обрабатываемых почв. Деградация почв проявляется в сильном переуплотнении, нарушении их водно-воздушного и теплового режимов, разрушении и распылении структуры, что, в конечном счете, приводит к ветровой и водной эрозии, в результате которой теряется часть гумусированного слоя почвы. Ветровой и водной эрозии подвержено 675 га площади основной сельскохозяйственной зоны Томской области.
Расчетами установлено, что для создания бездефицитного баланса гумуса необходимо вносить органических удобрений в среднем по 12,3 т/га, а для положительного баланса - 16,6 тонн. Органические удобрения, их рациональное сочетание с минеральными, являются одним из главных условий сохранения и увеличения содержания гумуса в почве и повышения урожайности сельскохозяйственных культур.
Важное место принадлежит севообороту и структуре посевных площадей. Наибольшее количество органического вещества в почве оставляют многолетние травы. В севооборотах, где доля многолетних бобовых трав составляет 40% и более, растительные остатки практически полностью восполняют потери гумуса в процессе их минерализации.
Предотвращение эрозии почв - фактор в увеличении запасов гумуса. Это достигается освоением почвозащитных севооборотов, сокращением числа и интенсивности обработки почвы, применением машин на гусеничном ходу.
Система адаптивно-ландшафтного земледелия является основой для сохранения и воспроизводства плодородия почв с разработкой комплекса мероприятий для каждого конкретного землевладельца, и решающая роль в этом отводится переработке и использованию местных ресурсов агрохимического сырья.
Органическим удобрениям в Томской области должно отводиться особое внимание. Для повышения биологической активности почв северных районов и создания бездефицитного баланса гумуса в южных и юго-восточных районах области необходимо внесение органических удобрений. Решение задачи повышения эффективного плодородия связано с планомерным накоплением, приготовлением и внесением в почву органических удобрений (табл. 65).
В 1965-1970 годах внесено в почву 2627 тысяч тонн органических удобрений, или в среднем за год 525 тысяч тонн; за период с 1971 по 1975 год внесено 5576 тысяч тонн, или среднегодовое внесение составило 1115 тысяч тонн. В последующие, вплоть до 1992-1993 годов, прослеживается тенденция к увеличению количества внесенных органических удобрений. Так, ежегодное внесение органических удобрений в 1986-1990 годах составило 3,5-3,7 миллионов тонн; на гектар пашни в эти годы приходилось 5,7-6,2 тонны, это всего 60-65% от потребности почв в органических удобрениях.
В общем объеме органических удобрений значительную долю составляет торф, который используется для приготовления различных торфо-органоминеральных компостов и смесей. Начиная с 1965 года добыча торфа значительно увеличилась, и к 1990 году составила около 4 миллионов тонн. К настоящему времени торф в Томской области не добывается, когда-то подготовленные под добычу торфа торфяные месторождения не эксплуатируются и заросли кустарниками. Но в то же время это огромный резерв органического вещества для повышения плодородия почв.
Таким образом, при определении баланса питательных веществ в земледелии области использовались данные о количестве и составе применяемых удобрений, валовых сборах и урожайности культур, химическом составе растений и выносе питательных веществ урожаем сельскохозяйственных культур, структуре посевных площадей.
05.12.2016 Новости АПК 791
5 декабря отмечается Всемирный день защиты почв. Сегодня ведущие специалисты в области медицины и сельского хозяйства обращают внимание на взаимосвязь систем возделывания почв и питательной ценности продуктов. Отрицательный баланс веществ в почве приводит к снижению важнейших незаменимых веществ в продуктах (витамины, минералы, микронуклиенты и др.). Цена дисбаланса, по подсчетам Всемирной организации здравоохранения, может исчисляться миллионами потерянных лет жизни людей.
Институт органического сельского хозяйства приводит выдержки из доклада ВОЗ «Питание и здоровье в Европе: новая основа для действий» (2011 год):
«Несмотря на кажущееся разнообразие пищевых продуктов в супермаркетах, в пищевом отношении рацион питания может быть однообразным: “разнообразие марок пищевых продуктов не означает их химического разнообразия.
…Исследования сбалансированности питания и здоровья показывают, что более разнообразное питание ассоциирует со снижением смертности от всех причин и от рака и сердечнососудистых заболеваний. Показатель DALYs включают в себя оценку числа лет жизни, потерянных вследствие различных болезней, и числа лет, прожитых в состоянии инвалидности. В 2000 году было потеряно 136 миллионов лет здоровой жизни; важнейшие пищевые факторы риска явились причиной потери более 56 миллионов , а в потере еще 52 миллионов определенную роль играли другие факторы, связанные с питанием. Примерно две трети суммарного бремени болезней в Европе приходятся на долю сердечнго-сосудистых заболеваний (ССЗ) и рака. Согласно консервативным оценкам, около одной трети ССЗ связаны с неправильным питанием , хотя и широко признается необходимость в дополнительных исследованиях. Рак убивает каждый год в Европейском регионе ВОЗ около одного миллиона взрослых. Как и в случае ССЗ, примерно одна треть всех смертей от рака во всем мире вызвана неправильным питанием ».
Обеднение рациона – лишь одна из составляющих пищевых факторов, влияющих на смертность. К сожалению, ее оценка мало изучена, отмечают в
Далее в докладе ВОЗ речь идет о взаимосвязи питательного баланса почвы и полноценности рациона: «Давно известно, что большое значение в растениеводстве имеет плодородие почвы. Стремясь максимально использовать земли для выращивания культур, многие фермеры отказались от практики оставления полей под паром на один сезон, чтобы дать возможность полям естественным путем частично восстановить свое плодородие. Пахотная земля может сплошь и рядом использоваться для получения двух урожаев в год. Чередование культур, которое способствует достижению максимального плодородия (например, чередование азотфиксирующей культуры с культурой, истощающей запасы азота в почве), уступило место замене азота почвы путем внесения богатых азотом удобрений.
Кроме того, стремление к повышению мясной и молочной продуктивности привело к увеличению использования удобрений, которые способствуют росту на пастбищах специально выведенных быстрорастущих трав, вместо сохранения традиционного многотравья лугов.
Систематические исследования того, как влияет на содержание питательных веществ в урожае культур отсутствие пополнения запасов микроэлементов в почве, не проводятся. Можно утверждать, что, по крайней мере, в некоторых районах в почве остаются достаточные количества микроэлементов, обеспечивающие их высокое содержание в растениях, а значит и в пище человека.
Тем не менее, в некоторых районах можно обнаружить их дефицит, и там принимаются соответствующие меры. Например, добавление йода в воду, используемую для ирригации, в течение одного сезона привело к пятикратному увеличению уровня йода в местных сельскохозяйственных культурах, овощах и мясе в последующие три года, и это привело к сокращению младенческой смертности и случаев мертворождения».
По данным Минсельхоза РФ, в России сложился отрицательный баланс питательных веществ в почве. За последние 10 лет он составил 86,9 млн. тонн действующих веществ.
Данные ВОЗ о питательной ценности продуктов: «Имеются данные о том, что в Соединенном Королевстве за последние 50 лет значительно снизилось количество незаменимых минералов в наиболее распространенных сельскохозяйственных культурах. При сравнении минерального состава 20 видов фруктов и овощей, подвергшихся анализу в 1930-х и в 1980-х годах, было установлено, что уровни кальция, магния, натрия и меди в овощах и калия, железа, магния и меди во фруктах значительно снизились.
Появляется все больше доказательств того, что определенную роль в питании могут играть различные химические соединения в растениях, такие, как фенолы и флавоноиды, которые выступают в качестве факторов защиты против дегенеративных болезней. Влияние сельскохозяйственных систем на эти растительные химические соединения изучено мало.
Учеными Копенгагенского университета было высказано предположение о том, что растения вырабатывают некоторые из этих соединений в качестве защиты от вредителей и что использование удобрений в больших количествах ослабляет эти защитные механизмы, что в свою очередь вызывает необходимость еще большего использования пестицидов для защиты культур.
Результаты исследований также имеют значение и для наблюдаемых в сельском хозяйстве тенденций к выращиванию раннеспелых культур. Сообщается, что содержание флавоноидов и антоцианинов на несколько сот процентов выше в красном луке, собранном в июле, чем в луке, собранном в апреле».
Данные ВОЗ корреспондируют с мнением российского Института органического сельского хозяйства, неоднократно заявляющего, что современную систему землепользования необходимо модернизировать, включая в нее биологизацию земледелия. «Упрощенная система удобрения, основанная на компенсации всего 3-х, хотя и основных, питательных веществ (N ,P ,K ), за счет внесения только минеральных удобрений не позволяет реализовать генетический потенциал возделываемых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур», - отмечают в Институте органического сельского хозяйства.
к. с-х. н, заведующий кафедрой трансфера инновационных технолологий в АПК ФГБОУ «Федеральный центр сельскохозяйственного консультирования», председатель научного совета Института органического сельского хозяйства Амиран Занилов:
«Ресурсы почвенного плодородия могут обеспечивать стабильную реализацию продуктивности растений при условии сохранения бездефицитного баланса питательных веществ. При проведении агрохимического анализа почвы оценка общего содержания макро и микроэлементов не проводится, что лишает возможности включения в рекомендации дополнительных приемов по мобилизации трудно-растворимых соединений. Исследования в данной области должны быть углублены, а существующая система расчета потребности в элементах питания модернизирована. Сегодня, к сожалению, 58 млн га пашни России характеризуются низким содержанием гумуса, истощительное землепользование продолжается .
Для своей жизнедеятельности растения используют углекислый газ, воду, разнообразие органических соединений и минеральные соли. Кроме традиционных элементов азота, фосфора и калия, растения потребляют большие объемы других веществ – кальция, магния, серы, кремния, железа. В меньших объемах растениями используется молибден, бор, кобальт, медь, бор, цинк и др. Каждый из элементов обеспечивает активность биохимических процессов, свойственных только в присутствии определенного химического элемента. Соответственно, игнорировать важность сопутствующих азоту, фосфору и калия важнейших элементов недопустимо, так как это неизбежно приведет к нарушению роста и развития растений.
Дефицит того или иного химического элемента может вызвать значительное нарушение в формировании растений и реализации его генетического потенциала. В соответствии с законом минимума немецкого химика Юстус фон Либихав земледелии избыток одного элемента не заменяет недостаток других. Вещество, находящееся в минимуме определяет состояние организма. При отрицательном балансе содержание питательных веществ в почве будет постепенно уменьшаться, а урожай растений снижаться.
Поиск новых средств и методов повышения коэффициента полезного действия используемых минеральных удобрений, в том числе новые виды удобрений на основе органических и микробиологических компонентов, альтернативные источники питания растений, агротехнические приемы способны модернизировать консервативную систему, практикующуюся на протяжении многих десятков лет. При рациональном использовании минеральные и органические удобрения положительно влияют на агрохимические показатели почвы, повышая показатели плодородия и, соответственно, повышая питательную ценность сельхозпродукции.
Рекомендуется совместное использование органических и минеральных удобрений. Их сочетание позволяет избегать повышенной концентрации почвенного раствора при внесении даже повышенных доз минеральных удобрений, что дает возможность бесперебойно снабжать растения питательными веществами на протяжении всей вегетации и формировать высокий урожай. Также необходимо использовать научно обоснованные севообороты, применять сидеральные культуры, обогащать почву полезными батериями, использовать многолетние травы и другие приемы и технологии биологизации. Все это позволит получать полноценные, экологически безопасные продукты здорового питания».
Анна Любоведская
Директор по внешним связям
Института органического сельского хозяйства
