Биологический баланс азота и фосфора в земледелии

АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
Биологический баланс азота и фосфора
в земледелии Оренбургской области
А.В. Ряховский, д.с.�х.н., профессор, В.Н. Яичкин,
к.с.�х.н., А.Н. Косых, И.И. Сотникова, аспиранты,
Оренбургский ГАУ
ных эрозионных процессов, газообразные поте�
ри азота при денитрификации и хемоденитрифи�
кации.
При полном учёте всех перечисленных статей
прихода и расхода питательных элементов ба�
ланс называют биологическим. Его используют
для теоретических исследований, а также при
изучении трансформации и круговорота элемен�
тов на той или иной территории. Их хозяйствен�
ный баланс может быть значительно упрощён,
если приравнять ряд статей прихода и расхода.
При его расчёте учитывается вынос питательных
элементов с основной и побочной продукцией,
симбиотическая азотфиксация и внесение эле�
ментов с минеральными и органическими удоб�
рениями. Хозяйственный баланс даёт достовер�
ную и объективную агрономическую, экономи�
ческую и экологическую оценку системы удоб�
рений в хозяйстве, зоне, республике, особенно в
отсутствие достоверных данных по другим ста�
тьям прихода и расхода питательных элементов.
При качественной оценке различают баланс
положительный (поступление элементов питания
превышает их расход), отрицательный, или де�
фицитный (поступление меньше, чем расход), и
нулевой, или бездефицитный (поступление рав�
но расходованию элементов). Положительный
При определении баланса ведущих и, безус�
ловно, необходимых для растений химических
элементов (N, Р, К, S) необходимо знание основ�
ных положений и расчётно�экспериментального
информационного материала. Для осуществле�
ния расчётов следует использовать рекоменда�
ции Т.Н. Кулаковской (1990), Г.Б. Кирилловой и
Ю.П. Жукова (2005).
Баланс питательных элементов – это каче�
ственное и количественное их выражение с учё�
том всех статей поступления и расхода в течение
определённого промежутка времени.
В приходную часть включают следующие
источники поступления питательных элементов:
минеральные и органические удобрения, расти�
тельные остатки, посевной материал, размеры
биологической фиксации азота клубеньковыми
и свободноживущими микроорганизмами, вы�
падения из атмосферы, включая осадки.
В расходной части учитывают: вынос элемен�
тов урожаем основной и побочной продукции,
вымывание элементов в грунтовые воды и смыв
их с поверхности, потери в результате возмож�
1. Абсолютные и относительные значения исходной информации в разрезе
отдельных статей баланса макроэлементов в земледелии
Статьи баланса
Элемент питания
Единица
измерения
N
Р
К
S
1. Расходная часть
1.1 Расход на 1 т основной продукции
кг
Информация приведена в разделе
1.3 Инфильтрация, поверхностный смыв,
выщелачивание
кг/га
от 2,0
до 20,0
от 5,0
до 10,0
от 8,0
до 12,0
5,0
1.4 Эрозия
кг/га
6,0
3,0
5,0
–
2. Приходная часть
2.1 Органические удобрения
%
кг/1 т
0,5–0,6
5,0–6,0
0,25–0,30
2,5–3,0
0,5–0,6
5,0–6,0
0,1
1,0
2.2 Семена
%
кг/1 ц
2,5–3,5
2,5–3,5
0,6
0,6
0,5
0,5
0,13
0,13
2.3 Солома
%
кг/1 т
0,8–2,0
8,0–20,0
0,1
1,0
0,6
6,0
0,1
1,0
2.4 Поверхностные остатки
%
кг/1 т
0,8–1,0
8,0–10,0
0,1
1,0
0,6
6,0
0,1
1,0
2.5 Корни
%
кг/1 т
1,2–1,3
12,0–13,0
0,15
1,5
0,5–0,8
5,0–8,0
0,2
2,0
2.6 Фиксация N2 атмосферы:
– клубеньковые бактерии
–
–
–
кг/га
До 30,0
– свободноживущие бактерии
кг/га
от 5
до 15,0
–
–
–
2.7 Осадки
кг/га
5,0
0,5
4,0
5,0
35
АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
баланс питательных элементов обеспечивает рас�
ширенное воспроизводство плодородия почвы.
Однако при этом возможно загрязнение окружа�
ющей среды. При отрицательном балансе на�
блюдается истощение почвенного плодородия и
возможное очищение окружающей среды, а при
нулевом – сохраняется или поддерживается пло�
дородие почв и окружающей среды на достигну�
том уровне.
Количественное выражение баланса может
быть в абсолютных величинах (кг/га) со знаком
плюс или минус и в относительных – в долях от
единицы или в процентах. В качестве относитель�
ных количественных показателей можно приме�
нять коэффициент возврата (отношение суммы
всех поступлений к сумме всех статей расхода
каждого элемента), интенсивность баланса (коэф�
фициент возврата, умноженный на 100) или балан�
совый коэффициент использования удобрений (от�
ношение количества израсходованного элемента
к его количеству, поступившему в почву).
Справочно�цифровая информация для расчё�
та отдельных статей баланса элементов питания
в земледелии приведена в таблице 1.
Для расчёта баланса питательных элементов
в земледелии необходимо учитывать следующие
рекомендации:
– планировать оставление на поверхности
почвы измельчённой соломы (стебли) мало� и
несъедобной (озимых зерновых культур, гречи�
хи, подсолнечника);
– массу оставляемой на поверхности почвы
измельчённой соломы (стеблей) определять про�
изведением урожайности зерна на коэффициент
1,3–2,5 (меньшее значение – для группы зерно�
вых колосовых культур, большее – для проса,
гречихи, подсолнечника);
– масса корневой системы в относительном
исчислении должна составлять 15–18% от об�
щей массы основной и побочной продукции зер�
новых культур и 50–60% – для группы одно� и
многолетних трав.
Полный биологический баланс азота и фос�
фора в приложении к условиям Оренбургской
области приведён в таблицах 2, 3.
Анализ таблицы 2, 3 показывает, что независи�
мо от типа и подтипа почв в расходной части пре�
обладающей является статья «вынос урожаем», на
долю которой приходится в среднем по области 77%
от величины общего расхода изучаемого элемента.
В процессе эрозии потери азота достигают 15,5–
19,0%, при инфильтрации (потери по профилю по�
чвы за пределы корнеобитаемого слоя) – 5,0–6,0%.
В приходной части баланса преобладающими
статьями являются фиксация азота атмосферы
свободноживущими бактериями из рода
Azotobacter (40–51%), осадки (20–26%) и семен�
ной материал (16–20%).
2. Полный биологический баланс азота в земледелии Оренбургской области
(среднее за 5 лет: 2003–2007 гг.)
Статьи баланса
азота
1. Расходная часть, всего
тыс.т/кг на 1 га
в том числе, %:
1.1. Вынос урожаем
1.2. Инфильтрация
1.3. Эрозия
1.4. Денитрификация из состава
химических удобрений
2. Приходная часть, всего
тыс. т/кг на 1 га
в том числе, %:
2.1. Минеральные удобрения
2.2. Органические удобрения
2.3. Солома + поверхностные остатки
2.4. Корни
2.5. Осадки
2.6. Семена
2.7. Фиксация N2 атмосферы:
2.7.1. Клубеньковые бактерии
2.7.2. Свободноживущие бактерии
3. Баланс, тыс. т/кг на 1 га
4. Интенсивность баланса, %
Примечание:
х)
Тёмнокаштановые
почвы
243594 гах)
7529,4/30,9
типичные,
выщелоченные
429010 гах)
14338,3/33,4
Чернозёмы
обыкновенные
917415 гах)
35486,1/38,7
южные
В целом
по области
1517791 гах)
51928,2/34,2
3107810 гах)
109281,9/35,2
74
6
19
1
76
5,9
18
0,1
79
5
15,5
0,5
76
5,8
17,5
0,7
77
5,7
17,1
0,2
4754,1/19,5
10259,8/23,9
23061,8/25,1
35369,4/23,3
73445,5/23,6
0,4
0,1
0,3
1,7
26
20
0,2
5,6
2,8
1,6
23
19
1,2
11
11
1,3
20
16
1,2
11,6
4,2
0,9
21
17
1
11
6
1,2
21
17
0,5
51
-2775,3/-11,4
63
0,8
47
-4078,5/-9,5
71
– посевная площадь
36
0,3
0,6
40
43,5
-12424,3/-13,6 -16558,8/ 10,9
65
68
0,8
42
-35836,7/-11,6
67
АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
3. Полный биологический баланс фосфора в земледелии Оренбургской области
(среднее за 5 лет: 2003–2007 гг.)
Статьи баланса
фосфора
1. Расходная часть, всего
тыс. т/кг на 1 га
в том числе, %:
1.1. Вынос урожаем
1.2. Эрозия
2. Приходная часть, всего
тыс. т/кг на 1 га
в том числе, %:
2.1. Минеральные удобрения
2.2. Органические удобрения
2.3. Солома
2.4. Корни
2.5. Поверхностные остатки
2.6. Семена
2.7. Осадки
3. Баланс, тыс. т/кг на 1 га
4. Интенсивность баланса, %
Примечание:
х)
Тёмнокаштановые
почвы
243594 гах)
типичные,
выщелоченные
429010 гах)
Черноземы
обыкновенные
917415 гах)
южные
В целом
по области
1517791 гах)
3107810 гах)
2210,3/9,1
5251,2/12,2
12457,8/13,6
17206,2/11,3
36394,7/12,3
67
33
1005,5/4,1
75
25
2200,4/5,1
78
22
4546,2/4,9
74
26
6961,4/4,6
76
24
14713,6/5,0
12
17
19
9
9
21
13
-1204,8/-5,0
45
10
27
12
14
10
17
10
-3050,8/-7,1
42
11
28
16
17
5
14
9
-7911,6/-8,7
36
11
31
11
12
7
18
10
-10244,8/-6,7
40
11
28
13
14
7
17
10
-21681,1/-7,3
40
– посевная площадь
В среднем по области на 1 га посевной пло�
щади поступает 23,6 кг азота, а его расход со�
ставляет 35,2 кг.
Баланс азота – отрицательный (�11,6 кг/га),
а степень его интенсивности – 67%.
Данные таблицы 3 доказывают, что отчужде�
ние фосфора из почвы с фактическим урожаем
полевых культур составляет 67–78% от величи�
ны общего его расхода в земледелии области.
Оставшаяся доля (22–33%) приходится на эро�
зионные процессы, в основном на поверхност�
ный смыв. В приходной части 72% фосфора по�
ступает с навозом, соломой, корневой системой,
семенами.
Баланс этого элемента питания – отрицатель�
ный (�7,3 кг/га), а его интенсивность – 40%, что
на 27% ниже в сравнении с азотом.
Литература
1. Кириллова Г.Б., Жуков Ю.П. Эффективность использова�
ния удобрений и плодородия почв в хозяйствах Вологод�
ской области. М., 2005. С. 18–49.
2. Кулаковская Т.Н. Оптимизация агрохимической системы
почвенного питании растений. М.: ВО «Агропромиздат»,
1990. 219 с.
3. Ряховский А.В., Батурин И.А., Березнев А.П. и др. Плодо�
родие почв Оренбургской области. Оренбург: Издательско�
полиграфический комплекс «Южный Урал», 2008. 251 с.
4. Ряховский А.В. Особенности плодородия почв и эф�
фективности удобрений в степных районах Южного Ура�
ла. Челябинск: Южно�Уральское книжное издательство,
1992. 80 с.
Сельскохозяйственная значимость
гидротермических факторов для урожайности
зерновых культур и их прогнозирование
в южной лесостепи Оренбургского Предуралья
В.Е. Тихонов, д.г.н., профессор, Оренбургский НИИСХ;
В.В. Федосеев, аспирант, Оренбургский ГПУ
Несмотря на кажущуюся простоту и логич�
ность балансовых методов расчёта возможного уро�
жая по уровню продуктивной влаги (прямые пока�
затели) или по различным коэффициентам увлаж�
нения (косвенные показатели), они не позволяют
получать устойчивых решений, а главное, не от�
вечают на вопрос: осадки каких месяцев оказыва�
ют решающее значение на формирование урожая.
Для получения высоких и устойчивых урожа�
ев яровой пшеницы в лесостепных районах Орен�
бургской области важнейшее значение имеет
эффективное использование ограниченных ес�
тественных осадков.
37