2 Порядок расчета баланса гумуса при проектировании севооборотов
2.1 Расчет баланса гумуса в почвах при проектировании севооборотов определяют по количеству азота, выносимого из почвы с урожаем и возвращаемого почве корневыми и поверхностными растительными остатками, с органическими и минеральными удобрениями, а также в процессе его фиксации бобовыми растениями из воздуха.
2.2 Поступление азота в почву с атмосферными осадками и в процессе несимбиотической фиксации его микроорганизмами незначительны. Они компенсируются потерями в процессе фильтрации грунтовых вод и денитрификации и по этому в проектах внутрихозяйственного землеустройства их не учитывают.
2.3 Потери гумуса в результате эрозии и дефляции почвы зависят от степени развития этих процессов и носят локальный характер. Поэтому расчет этих потерь обычно производят при разработке комплекса противоэрозионных мероприятий. В общем, виде баланс гумуса в почве (Б, ц/га) можно выразить такой формулой: Б= П-Р
Где П - приходная часть гумуса, ц/га;
Р –расходная часть гумуса.
2.4 Исследованиями установлено, что разные части растений содержат неодинаковое количество азота. Поэтому для определения массы всего выносимого из почвы азота с урожаем каждой культуры, прежде всего, определяют структуру биологической массы урожая: основной и побочной продукции, поверхностных растительных остатков и корней. Выход отдельных частей биологической массы определяют по отношению к урожайности основной продукции на основе данных зональных научно-исследовательских учреждений или по уравнениям регрессии (таблица 2)
Например, при урожае пшеницы яровой 20 ц/га будет получено:
побочной продукции (солома и полова) 1,3х 20 ц/га + 4,2=30,2 ц/га,
поверхностных растительных остатков: 0,4 х 20 ц/га + 1,3=9,3 ц/га,
корней: 0,8 х 20 ц/гв + 6,5= 22,5 ц/га.
При урожае кукурузы на силос 200 ц/га будет получено:
поверхностных остатков: 0,04 х200 ц/га + 4,0=12,0 ц/га,
корней: 0,09 х 200 ц/га + 7,0=25,0 ц/га.
Примечание: побочной продукции при уборке кукурузы на силос не бывает.
2.5 По содержанию азота в каждой отдельной части биологической массы урожая определяют общий вынос азота из почвы с урожаем. Содержание азота в частях биомассы принимают по данным зональных научно – исследовательских учреждений или по справочным данным (таблица 2)
Таблица 2 Уравнения регрессии для определения побочной продукции и растительных остатков по урожаю основной продукции, ц/га
Культуры |
Урожай (основная продукция), А |
Уравнения регрессии для определения массы | ||
Побочной продукции (солома, ботва), В |
Поверхностных остатков, С |
Корней, Д | ||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Рожь озимая |
10-25 26-40 |
В=1,8а+3,8 В=1,0а+25,0 |
С=0,3а+3,2 С=0,2а+6,3 |
Д=0,6а+8,9 Д=0,6а+10,9 |
Пшеница озимая |
10-25 26-40 |
В=1,7а+3,4 В=0,8а+25,9 |
С=0,4а+0,6 С=0,1а+8,9 |
Д=0,9а+5,8 Д=0,7а+10,2 |
Пшеница яровая |
10-20 21-30 |
В=1,3а+4,2 В=0,5а+19,8 |
С=0,4а+1,3 С=0,2а+5,4 |
Д=0,8а+6,5 Д=0,8а+6,0 |
Ячмень |
10-20 21-35 |
В=0,9а+6,5 В=0,9а+7,2 |
С=0,4а+1,8 С=0,1а+7,6 |
Д=0,8а+6,5 Д=0,4а+15,4 |
Овес |
10-20 21-35 |
В=1,5а+1,2 В=0,7а+17,2 |
С=0,3а+3,2 С=0,15а+6,1 |
Д=1,0а+2,0 Д=0,4а+14,0 |
Просо |
5-20 2 1-30 |
В=1,5а+4,5 В=2,0а+7,1 |
С=0,2а+5,0 С=0,3а+3,0 |
Д=0,8а+7,0 Д=0,56а+11,8 |
Кукуруза на зерно |
10-35 |
В=1,2а+17,5 |
С=0,23а+3,5 |
Д=0,8а+5,8 |
Горох |
5-20 21-30 |
В=1,3а+4,5 В=1,2а+6,0 |
С=0,14а+3,5 С=0,20а+1,7 |
Д=0,66а+7,0 Д=0,37а+12,9 |
Гречиха |
5-15 16-30 |
В=1,7а+4,7 В=1,3а+10,3 |
С=0,25а+4,3 С=0,2а+5,2 |
Д=1,1а+5,3 Д=0,54а+14,1 |
Подсолнечник на зерно |
8-30 |
В=1,8а+5,3 |
С=0,4а+3,1 |
Д=1,0а+6,6 |
Картофель |
20-200 201-350 |
В´=0,51а+2,0 В´=0,51а+3,9 |
С=0,04а+1,0 С=0,03а+3,1 |
Д=0,08а+4,0 Д=0,06а+7,6 |
Сахарная свекла |
100-200 201-400 |
В´=0,93а+1,7 В´=0,87а+15,0 |
С=0,02а+0,8 С=0,003а+7,5 |
Д=0,07а+3,5 Д=0,06а+5,4 |
Овощи |
50-200 201-400 |
В´=0,79а+0,5 В´=0,79а+0,0 |
С=0,02а+1,5 С=0,006а+4,5 |
Д=0,06а+5,0 Д=0,04а+9,0 |
Корнеплоды кормовые |
50-200 201-400 |
В´=0,53а+0,1 В´=0,53а+1,6 |
С=0,01а+1,0 С=0,003а+2,6 |
Д=0,05а+5,5 Д=0,05а+5,2 |
Силосные (без кукурузы) |
100-200 |
|
С=0,04а+4,0 |
Д=0,09а+7,0 |
Кукуруза на силос |
100-200 201-350 |
|
С=0,03а+3,6 С=0,02а+6,0 |
Д=0,12а+8,7 Д=0,08а+17,2
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Травы однолетние (вика, горох+овес) сено |
10-40 |
|
С=0,13а+6,0 |
Д=0,7а+7,5 |
Травы многолетние (сено) |
10-40 41-60 |
|
С=0,02а+6,0 С=0,1а+10,0 |
Д=0,9а+19,0 Д=1,0а+15,0 |
Люпин (зеленая масса) |
280-450 |
|
С=0,02а+5,0 |
Д=0,06а+3,7 |
Люцерна (сено) |
10-60 |
|
С=0,1а+5,5 |
Д=2,4а+7,0 |
Клевер (сено) |
10-30 31-60 61-80 |
|
С=0,1а=3,0 С=0,1а+3,5 С=0,1а+4,0 |
Д=1,6а+2,0 Д=1,4а+8,0 Д=1,4а+11,9 |
Клевер (зеленая масса) |
50-150 151-300 301-400 |
|
С=0,02а+6,0 С=0,02а+6,5 С=0,02а+7,0 |
Д=0,32а+2,0 Д=0,28а+8,0 Д=0,24а+20,0 |
Люцерна (зеленая масса) |
50-300 |
|
С=0,02а+5,6 |
Д=0,28а7,0 |
Многолетние травы (зеленая масса) |
50-200 201-300 |
|
С=0,02а+6,0 С=0,02а+7,0 |
Д=0,2а+13,0 Д=0,2а+15,0 |
Однолетние травы (зеленая масса) |
50-200 |
|
С=0,027+6,0 |
Д=0,15а+7,5 |
Таблица 3 Содержание азота в частях воздушно-сухого вещества культурных растений, %
Культура |
Основная продукция (зерно, корнеплоды, сено и т.д.) |
Побочная продукция (солома, листья и т.д.) |
Поверхностные остатки (стерня, опад) |
Корни |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Озимая рожь |
2,20 |
0,45 |
0,45 |
0,75 |
Озимая пшеница |
2,80 |
0,45 |
0,45 |
0,75 |
Яровая пшеница |
3,40 |
0,67 |
0,65 |
0,80 |
Ячмень |
2,10 |
0,50 |
0,50 |
1,20 |
Овес |
2,30 |
0,65 |
0,60 |
0,75 |
Просо |
1,85 |
0,50 |
0,50 |
0,75 |
Гречиха |
1,80 |
0,80 |
0,80 |
0,85 |
Горох |
4,50 |
1,40 |
1,25 |
1,70 |
Лен |
4,00 |
0,60 |
0,50 |
0,80 |
Сахарная свекла |
0,24Х |
0,41Х |
0,40 |
1,20 |
Кормовые корнеплоды |
0,20Х |
0,36Х |
1,30 |
1,00 |
Картофель |
0,32Х |
0,26Х |
1,80 |
1,20 |
Овощи |
0,20Х |
0,24Х |
1,10 |
1,00 |
Силосные без кукурузы |
0,40Х |
- |
1,00 |
1,10 |
Кукуруза на зерно |
2,0 |
0,75 |
0,75 |
1,20 |
Кукуруза на силос |
0,35Х |
- |
0,80 |
1,20 |
Однолетние травы (сено) |
1,60 |
- |
1,10 |
1,20 |
Многолетние травы Люцерна+костер (сено) |
2,20 |
- |
1,55 |
1,90 |
Люцерна (сено) |
2,60 |
|
2,00 |
2,03 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Костер (сено) |
2,37 |
|
1,30 |
0,0 |
Тимофеевка луговая (сено) |
1,60 |
- |
1,40 |
0,8 |
Клевер (сено) |
2,35 |
- |
1,82 |
1,8 |
Клевер+тимофеевка (сено) |
1,8 |
- |
1,43 |
1,5 |
Многолетние травы (зел.масса) |
0,5Х |
- |
1,45 |
1,60 |
Люпин (зеленая масса) |
0,4Х |
- |
2,2 |
2,8 |
Люцерна (зеленая масса) |
0,52Х |
- |
2,0 |
2,03 |
Однолетние травы (зел.масса) |
0,32 |
- |
1,1 |
1,20 |
Х – содержание азота дано в расчете на сырое вещество.
При этом следует обращать внимание на то, чтобы масса биологических частей урожая и содержание в них азота были приведены к сопоставимому состоянию: их естественной влажности в период уборки, к воздушно-сухому или сырому веществу.
В таблицах 2 и 3 эти показатели приведены к показателям естественной влажности растений в период их уборки. Так, содержание азота в отдельных частях яровой пшеницы характеризуется следующими данными (в %): зерно -3,40, солома - 0,67, поверхностные остатки - 0,65, корни - 0,80. Следовательно, на формирование урожая 22 ц/га яровая пшеница получит из почвы азота:
на основную продукцию 20 ц/га х 3,40 : 100=0,64 ц/га;
на побочную продукцию 30,2 ц/га х 0,67 : 100=0,20 ц/га;
на поверхностные остатки 9,3 ц/га х 0,65 : 100=0,06 ц/га;
на корни 22,5 ц/га х 0,80 : 100=0,18 ц/га;
Всего 1,08 ц/га.
Аналогично определяют содержание азота в фитомассе всех сельскохозяйственных культур. Форма таблицы для расчёта баланса гумуса приведена в задании 3.
2.6 Затем определяют, сколько растения получат азота за счет растительных остатков и фиксации бобовыми культурами из воздуха. При этом растения могут усвоить не более 50 % азота, образовавшегося в почве за счет растительных остатков.
Из растительных остатков растения могут использовать ориентировочно 50% содержащегося в них азота. Количество азота, усвоенного бобовыми растениями из воздуха в общей их фитомассе ориентировочно составляет в %:
клевер и люцерна60;
смесь многолетних бобовых и злаковых трав50;
однолетние бобовые травы40;
смесь однолетних бобовых и злаковых трав25.
2.7 Из общего количества азота, содержащегося в фитомассе возделываемых растений, исключают азот, полученный растениями из растительных остатков и в процессе фиксации его из воздуха. Оставшуюся часть азота растения получат за счет минерализации гумуса почв, внесения органических и минеральных удобрений. В связи с тем, что интенсивность минерализации гумуса зависит от механического состава почв и технологии возделывания сельскохозяйственных культур (таблица 4), расчетное количество минерализованного азота умножают на соответствующие поправочные коэффициенты Кп и Кт. Это количество азота является основой для определения потерь гумуса в процессе возделывания сельскохозяйственных культур. Они равны 20 -кратной величине выноса растениями минерализованного азота почвы и составляют расходную часть баланса гумуса.
Таблица 4 Поправочные коэффициенты на минерализацию гумуса в различных по механическому составу почвах Кп и технологиях возделывания сельскохозяйственных культур Кт
Механический состав почв |
Поправочный коэффициент Кп |
Культуры |
Поправочный коэффициент Кт |
Тяжелый суглинок |
0,8 |
Многолетние травы |
1,0 |
Средний суглинок |
1,0 |
Зерновые и другие однолетние культуры |
1,2 |
Легкий суглинок |
1,2 |
Пропашные культуры |
1,6 |
Супесь |
1,4 |
|
|
Песок |
1,8 |
|
|
Расходную часть баланса гумуса можно выразить формулой:
Р=[(А х Na + В х NB + С х Nc + D x Nd) - (С х Nc х К1 + D x Nd х К1 + Nму x К2 + Nay х К3 + Nф)] х Кп х Кт х 20,
где А - урожай основной культуры, ц/га;
В - масса побочной продукции, ц/га;
С - масса поверхностных растительных остатков, ц/га;
D - масса корней, ц/га;
Na, NB, Nc, Nd - содержание азота в соответствующей части урожая, %;
Nф - содержание в фитомассе азота, усвоенного бобовыми из воздуха, ц/га;
К1 К2, К3 - коэффициенты использования азота соответственно из минеральных и органических удобрений, растительных остатков;
Кп, Кт - коэффициенты влияния мехсостава почвы и технологии земледелия на процесс минерализации гумуса;
20 - коэффициент перевода азота в гумус.
2.8 Приходную часть баланса гумуса П определяют по количеству растительных остатков и вносимых органических удобрении с использованием коэффициентов их гумификации (таблица 4)
Таблица 5 Коэффициенты гумификации К2 растительных остатков и подстилочного навоза в расчете на сухое вещество
Растительные остатки культурных растений |
Коэффициент гумификации |
Зерновые и другие однолетние культуры |
0,18 |
Зернобобовые культуры |
0,20 |
Многолетние бобовые травы |
0,22 |
Кукуруза на силос, кормовые (силосные) культуры |
0,15 |
Солома |
0,10 |
Люпин (зеленая масса под запашку0 |
0,04 (сырое вещество) |
Подстилочный навоз |
0,08 (сырое вещество) |
Картофель овощи корнеплоды |
0,07 |
Так, растительные остатки яровой пшеницы при урожае зерна 22 ц/га составят 9,8 + 23,6=33,4 ц/га, а по кукурузе на силос при урожае 250 ц/га -11,0+37,2-48,2 ц/га. Коэффициент гумификации зерновых составляет 0,18, а кукурузы на силос - 0,15. Следовательно, за счет растительных остатков яровой пшеницы в почве будет восстановлено 33,4 ц/га х 0,18=6,00 ц/га гумуса, а за счет растительных остатков кукурузы - 48,2 ц/ra х 0,15 = 7,20 ц/га.
2.9 Так как, различные органические удобрения не одинаково влияют на воспроизводство гумуса, их пересчитывают в подстилочный навоз (таблица 6).
Таблица 6 Коэффициенты Ки для пересчета количества органических удобрений на эквивалентное количество подстилочного навоза
Органические удобрения |
Коэффициенты |
Навоз подстилочный |
1 |
Навоз бесподстилочный: |
|
- полужидкий, влажность не более 92% |
0,5 |
- жидкий, влажность 93-97 % |
0,25 |
- навозные стоки (влажность более 97%) |
0.1 |
Торфонавозный компост (1:1) |
1,2 |
Торфопометный компост |
1,3 |
Солома (с добавлением 8-12 кг азота на 1 т.) |
3,4 |
Помет птичий |
1,2 |
Сапропель |
0,25 |
Дефекат |
0,25 |
Сидеральные удобрения (естественной влажности) |
0,25 |
Осадки сточных вод (ОСВ) |
0,8 |
Компосты из твердых бытовых отходов (ТБО) |
0,8 |
2.11 Зная приходную и расходную часть гумуса почвы, определяют его баланс по каждой культуре в расчете на гектар посева и на всю посевную площадь отдельных культур по севооборотам и в целом по хозяйству (табл.6). На основе этих данных определяют потребность хозяйства в удобрениях.