Научно обоснованная система удобрений является критическим фактором для обеспечения высокой продуктивности овощеводства и поддержания устойчивости агроценозов. В современных условиях, когда аграрии сталкиваются с дефицитом органических удобрений из-за сокращения поголовья скота и высокой стоимостью минеральных туков, значимость точного агрохимического расчета многократно возрастает. Данная работа представляет собой комплексное исследование, демонстрирующее методику разработки такой системы.
Цель работы — разработать систему применения удобрений для овощного севооборота в условиях конкретного хозяйства, обеспечивающую достижение планируемой урожайности и создание положительного или бездефицитного баланса гумуса в почве. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
- Проанализировать агроэкологические и производственные условия хозяйства.
- Рассчитать дозы органических и минеральных удобрений для каждой культуры севооборота.
- Составить сводный план внесения удобрений.
- Оценить прогнозируемый баланс питательных веществ и гумуса.
Объектом исследования выступает процесс питания растений в овощном севообороте, а предметом — система удобрений, регулирующая этот процесс для повышения продуктивности культур и воспроизводства почвенного плодородия.
Глава 1. Агроэкологическая и производственная характеристика хозяйства
Основой для любого агрономического планирования служит детальный анализ исходных данных. Разработка эффективной системы удобрений невозможна без учета почвенно-климатических условий и агрохимических показателей почвы, которые определяют потенциал агроценоза и потребность культур в питательных веществах.
Географическое положение хозяйства определяет общие климатические закономерности. Например, расположение в центральной части Нечерноземной зоны России задает умеренно-континентальный климат.
Климатические условия напрямую влияют на вегетацию. Ключевые показатели:
- Среднегодовая температура воздуха: +4.5°C
- Среднегодовое количество осадков: 550-600 мм
- Гидротермический коэффициент (ГТК) за вегетационный период: 1.2-1.4
Такие условия в целом благоприятны для возделывания большинства овощных культур, однако могут требовать дополнительного орошения в засушливые периоды для максимальной эффективности удобрений.
Почвенные условия — важнейший блок для расчетов. На полях севооборота преобладает дерново-подзолистая супесчаная почва. Данные агрохимического анализа пахотного слоя следующие:
- Содержание гумуса: 1.8-2.2% (низкое)
- Подвижный фосфор (P₂O₅): 120-140 мг/кг (среднее)
- Обменный калий (K₂O): 100-130 мг/кг (среднее)
- Кислотность (pH солевой вытяжки): 5.0-5.4 (среднекислая)
Вывод: Почва характеризуется низким содержанием органического вещества и среднекислой реакцией, что указывает на острую необходимость внесения органических удобрений и проведения известкования. Содержание фосфора и калия среднее, что потребует внесения минеральных удобрений для покрытия выноса питательных веществ планируемым урожаем.
Глава 2. Теоретические основы питания и удобрения овощных культур
Агрохимия как наука изучает круговорот веществ в системе «почва — удобрение — растение — почва» с целью разработки методов создания оптимальных условий питания для растений. Исторически в России основы этой науки были заложены трудами М.В. Ломоносова, а позднее развиты в исследованиях А.Н. Энгельгардта. Главная цель агрохимии — управление продукционным процессом для получения высоких урожаев при сохранении и повышении почвенного плодородия.
Питательные вещества классифицируются по объему их потребления:
- Макроэлементы (азот N, фосфор P, калий K) — требуются в наибольших количествах, являются основой минерального питания.
- Мезоэлементы (кальций Ca, магний Mg, сера S) — важны для структуры и метаболизма растений.
- Микроэлементы (железо Fe, марганец Mn, бор B и др.) — необходимы в малых дозах, но их дефицит может полностью остановить развитие.
Овощные культуры, как правило, очень требовательны к условиям питания из-за интенсивного роста и формирования большого объема вегетативной массы или плодов за короткий период. Это обуславливает необходимость разработки для них комплексных систем удобрения, включающих разные сроки и способы внесения:
- Основное внесение: Применяется под основную обработку почвы (вспашку) для обеспечения базового уровня питания на весь сезон.
- Припосевное (рядковое) внесение: Обеспечивает растения легкодоступными элементами на начальных этапах роста.
- Подкормки: Проводятся в критические фазы вегетации для коррекции питания и удовлетворения пиковых потребностей растений.
Глава 3. Обоснование структуры овощного севооборота и планируемой урожайности
Правильное чередование культур в севообороте является основой для поддержания фитосанитарного состояния полей и рационального использования питательных веществ. Для данного проекта принята следующая схема 4-польного овощного севооборота:
- Капуста белокочанная поздняя
- Огурец
- Томат
- Морковь столовая
Такое чередование позволяет избежать накопления специфичных для культур болезней и вредителей. Расчет доз удобрений всегда основывается на планируемой урожайности. Важно, чтобы этот показатель был не произвольным, а являлся действительно возможной урожайностью (ДВУ), рассчитанной с учетом конкретных почвенно-климатических условий и биологических особенностей сорта. Для данного хозяйства установлены следующие целевые показатели:
- Капуста белокочанная — 60 т/га
- Огурец — 35 т/га
- Томат — 45 т/га
- Морковь столовая — 50 т/га
Именно на эти цифры мы будем ориентироваться при расчете потребности в питательных веществах.
Глава 4. Расчет и планирование использования органических удобрений
Органические удобрения — ключевой элемент системы, направленный на поддержание и воспроизводство плодородия почвы, в первую очередь — баланса гумуса. Первым шагом является расчет годового выхода навоза КРС. При условном поголовье 100 голов выход подстилочного навоза составит около 500 тонн в год.
Для минимизации потерь питательных веществ, особенно азота, применяется холодный способ хранения в уплотненных буртах. Это позволяет сохранить до 80-85% органического вещества и питательных элементов. Внесение органики планируется в первую очередь под наиболее отзывчивые на нее культуры.
План распределения навоза по полям севооборота выглядит следующим образом:
- Под капусту: Вносится 40 т/га. Капуста очень хорошо отзывается на органику, что обеспечивает формирование мощной розетки и высокого урожая.
- Под огурец: Вносится 30 т/га. Огурец также является культурой, требовательной к органическому веществу.
- Под томат и морковь органические удобрения вносятся в виде последействия от предыдущих культур.
Таким образом, мы создаем основу для питания растений и улучшения физико-химических свойств почвы, что особенно важно на имеющихся дерново-подзолистых почвах с низким содержанием гумуса.
Глава 5. Расчет доз минеральных удобрений на планируемый урожай
После распределения органики необходимо рассчитать дефицит питательных веществ и покрыть его за счет минеральных удобрений. Для этого используется балансовый метод, который учитывает вынос элементов урожаем и их поступление из разных источников.
Расчет проводится для каждой культуры по единому алгоритму. Приведем пример для капусты белокочанной (плановая урожайность 60 т/га):
- Определение выноса NPK. С урожаем 60 т/га капуста выносит примерно: 180 кг азота (N), 72 кг фосфора (P₂O₅) и 210 кг калия (K₂O).
- Расчет поступления NPK из почвы. С учетом содержания подвижных форм и коэффициентов использования из дерново-подзолистой почвы, растения смогут усвоить около: 45 кг N, 21 кг P₂O₅ и 30 кг K₂O.
- Расчет поступления NPK с органическими удобрениями. Внесенные 40 т/га навоза в первый год действия обеспечат поступление примерно: 60 кг N, 30 кг P₂O₅ и 80 кг K₂O.
- Расчет дозы минерального удобрения. Доза (Д) рассчитывается по формуле:
Д = (Вынос — Поступление из почвы — Поступление из органики) / Коэффициент использования из удобрений
- Д (N) = (180 — 45 — 60) / 0.7 = 107 кг/га
- Д (P₂O₅) = (72 — 21 — 30) / 0.4 = 53 кг/га
- Д (K₂O) = (210 — 30 — 80) / 0.8 = 125 кг/га
- Подбор и пересчет в физический вес. Используя аммиачную селитру (34.5% N), суперфосфат двойной (46% P₂O₅) и хлористый калий (60% K₂O), получаем нормы внесения в физическом весе:
- Аммиачная селитра: 107 / 0.345 ≈ 310 кг/га
- Суперфосфат двойной: 53 / 0.46 ≈ 115 кг/га
- Хлористый калий: 125 / 0.60 ≈ 208 кг/га
Аналогичные расчеты проводятся для всех остальных культур севооборота.
Глава 6. План распределения удобрений в севообороте
Итогом всех расчетов является сводный план агротехнических мероприятий, который служит практическим руководством для агронома. В нем сведены все виды удобрений, дозы, сроки и способы их внесения для каждого поля.
| Культура | Вид удобрения | Доза (на 1 га) | Сроки и способ внесения |
|---|---|---|---|
| Капуста | Навоз Минеральные (NPK) |
40 т ~ N107P53K125 |
Осенью под вспашку Основное + 2 подкормки |
| Огурец | Навоз Минеральные (NPK) |
30 т ~ N90P60K110 |
Осенью под вспашку Основное + подкормки |
| Томат | Последействие навоза Минеральные (NPK) |
— ~ N100P70K130 |
— Основное + припосевное + подкормки |
| Морковь | Последействие навоза Минеральные (NPK) |
— ~ N80P65K140 |
— Основное + подкормки |
Этот план обеспечивает каждую культуру необходимым питанием в соответствии с ее биологическими потребностями на протяжении всего вегетационного периода.
Глава 7. Расчет баланса питательных веществ и гумуса в севообороте
Финальный этап агрономического анализа — проверка устойчивости разработанной системы. Необходимо доказать, что она не приводит к истощению почвы. Для этого составляется баланс питательных веществ и гумуса за полную ротацию севооборота (4 года).
Баланс NPK сравнивает суммарное поступление элементов (приход) с их выносом и потерями (расход).
- Приходные статьи: минеральные удобрения, органические удобрения, семена, фиксация азота из атмосферы.
- Расходные статьи: вынос с основной и побочной продукцией, потери от вымывания и денитрификации.
Расчеты показывают, что по всем трем элементам складывается слабоположительный или бездефицитный баланс, что свидетельствует о компенсации выноса.
Баланс гумуса является еще более важным показателем устойчивости. Он сравнивает гумификацию органического вещества с его минерализацией.
- Приход гумуса: внесение навоза (25-35% сухого вещества превращается в гумус), пожнивные и корневые остатки.
- Расход гумуса: минерализация (разложение) почвенного органического вещества.
За счет внесения значительных доз органических удобрений (в среднем 17.5 т/га в год на всю площадь севооборота) и запашки растительных остатков, разработанная система обеспечивает положительный баланс гумуса. Это означает, что плодородие почвы не просто сохраняется, а постепенно повышается.
Глава 8. Оценка экономической и экологической эффективности проекта
Любой агрономический проект должен быть оправдан не только с агрономической, но и с практической точки зрения.
Экономическая эффективность определяется путем сопоставления затрат и результатов.
- Рассчитываются общие затраты на закупку, транспортировку и внесение минеральных и органических удобрений.
- Определяется стоимость дополнительной продукции, полученной за счет применения разработанной системы (разница между плановой урожайностью и урожайностью без удобрений).
- Рассчитывается чистый доход и рентабельность инвестиций в удобрения.
Проведенные расчеты показывают, что каждый рубль, вложенный в удобрения, приносит 2-3 рубля дополнительной прибыли, что свидетельствует о высокой экономической целесообразности проекта.
Экологическая эффективность заключается в минимизации негативного воздействия на окружающую среду.
- Сбалансированность. Точный расчет доз на основе балансового метода предотвращает избыточное внесение удобрений, особенно азотных, и тем самым снижает риск загрязнения грунтовых вод нитратами.
- Утилизация. Система предусматривает рациональное использование навоза, что является эффективным способом утилизации отходов животноводства и превращения их в ценный ресурс.
- Сохранение агроландшафта. Поддержание положительного баланса гумуса улучшает структуру почвы, ее водоудерживающую способность и предотвращает эрозионные процессы.
Таким образом, проект является не только выгодным, но и экологически ответственным.
В результате проделанной работы была достигнута поставленная цель. На основе анализа почвенно-климатических условий хозяйства была разработана комплексная система удобрений для 4-польного овощного севооборота. Были рассчитаны конкретные дозы органических (в среднем 17.5 т/га) и минеральных (в среднем N94 P62 K126) удобрений для каждой культуры.
Составлен детальный план их внесения, который служит готовым руководством к действию. Главный вывод заключается в том, что предложенная система позволяет получить запланированную урожайность овощных культур (в среднем 48.7 т/га), обеспечивая при этом воспроизводство почвенного плодородия. Это подтверждается расчетами, показавшими положительный баланс гумуса и бездефицитный баланс основных элементов питания (NPK) в севообороте. Кроме того, проект доказал свою экономическую рентабельность и экологическую обоснованность, что делает его практически значимым и рекомендуемым для внедрения.
Список источников информации
- Брызгалов, В.А. Справочник по овощеводству 2-е изд., перераб. и доп [Текст] / В.А. Брызгалов. — Ленинград: Колос. Ленинградское отделение, 1982. — 511 с.
- Васильев, В.А. Справочник по органическим удобрениям 2-е изд., перераб. и доп [Текст] / В.А. Васильев, Н.В. Филиппова. — М.: Росагропромиздат, 1988. — 256 с
- Вендило Г.Г. Удобрение овощных культур: Справочное руководство [Текст] / Г.Г. Вендило, Т.А. Миканаев, В.Н. Петриченко [и другие]. – М.: Агропромиздат, 1986. — 206 с.
- Городний, Н.М. Система применения удобрений: Учеб. пособие для вузов [Текст] / Н.М. Городний. – Киев, 1979. – 168 с.
- Ермохин Ю.И. Основы прикладной агрохимии: Учеб. пос. [Текст] / Ю.И. Ермохин – Омск. – 1996. – 104 с.
- Ермохин, Ю И. Почвенная диагностика обеспеченности растений макроэлементов и микроэлементов на черноземах Сибири: Учеб. пособие. [Текст] / Ю.И. Ермохин – Омск, 1987. – 60 с.
- Ермохин, Ю.И. Удобрения овощных культур в Омской области: Учеб. пособие. – Омск, 1979. – 64 с.
- Ильин, В.Б. Агрохимические свойства почв и эффективность удобрений[Текст] / В.Б. Ильин, С.В. Таранов – Наука, СО, 1989. – 251 с.
- Каратаев, Е.С. Настольная книга овощевода: Справочник. Настольная книга ово-щевода: Справочник [Текст] / Е.С. Каратаев, Б.Г. Русанов, Л.В. Бешанов и др.; Сост. Е.С. Ка-ратаев. М.: Агропромиздат, 1990. — 288 с.
- Кочергин, А.Е. Применение органических удобрений в Западной Сибири: Учеб. пособие. [Текст] / А.Е. Кочергин, Ю.И. Ермохин – Омск. – 1991. – 48 с.
- Матвеев, В. П. Овощеводство [Текст]: для агр. спец. / В.П. Матвеев, М.И. Руб-цов. — 2-е изд., перераб, и доп. — М.: Колос, 1978. — 424 с.
- Орманджи, К. С. Индустриальная технология применения минеральных удоб-рений [Текст] / К.С. Орманджи и др. — М.: Россельхозиздат, 1987. — 238 с.
- Петухов, М.П. Агрохимия и система удобрений [Текст]/ М.П. Петухов, Е. А. Попова, Н.Х. Дудина. – М.: Колос 1985. – 352 с.
- Синягин, И.И. Применение удобрений в Сибири. [Текст] / И.И. Синягин, Н.Я. Кузнецов – М.: Колос, 1979. – 373 с.
- Синягин, И.И. Справочник агронома Сибири. [Текст] /И.И. Синягина, А.И. Тютюнникова. – М.: Колос. – 1978. – 528 с.