Методи встановлення норм мінеральних добрив: агроматематика
У результаті тривалих наукових досліджень і практики виробництва в Україні сформовано основні методичні принципи реалізації потенціалу продуктивності сільськогосподарських культур. Вони включають освоєння зональних систем землеробства, що відповідають природно-кліматичним умовам зон, структурі посівних площ і сівозмінам, а також системі обробітку ґрунту, внесенню потрібної кількості добрив і меліорантів, вирощуванню інтенсивних сортів і гібридів, ефективному захисту посівів від шкідливих організмів (бур’янів, шкідників і хвороб) та своєчасному якісному проведенню всіх агротехнологічних заходів.
Оптимізація живлення рослин унаслідок застосування добрив – один з найважливіших чинників системи землеробства та є одним з основних завдань агрохімії. Нині у світі добрива забезпечують половину приросту врожаю. В майбутньому роль цього інтенсивного чинника землеробства зростатиме. Завдання полягає лише в тому, щоб норми добрив забезпечували отримання високих урожаїв доброї якості при підвищенні або збереженні досягнутого рівня родючості ґрунту, не становили небезпеки для навколишнього природного середовища й забезпечували окупність витрат на їх застосування.
Агрохімічною наукою розроблено більш як півсотні методів для встановлення норм добрив. Їхній вибір визначається наявністю об’єктивної вихідної інформації. Розглянемо деякі з них, які є найпоширенішими в практиці землеробства та мають науковий інтерес з погляду майбутніх досліджень та вдосконалення:
- за результатами польових дослідів із застосуванням поправкових коефіцієнтів на агрохімічні властивості ґрунту та з урахуванням інших чинників, які визначають ефективність добрив;
- балансові методи – на основі даних виносу елементів живлення врожаєм і коефіцієнтів їх використання з ґрунту і добрив;
- нормативні методи – за нормами витрат добрив на одиницю врожаю або на приріст урожаю;
- за бальною оцінкою ґрунту – на основі бальної оцінки природної родючості ґрунту та окупності добрив;
- математичні – на основі виробничих функцій у системі ґрунт –рослина – добрива;
Найбільш поширеними є перших три вище зазначених методи встановлення норм добрив.
Визначення норм добрив за результатами польових дослідів. Польовими дослідами з різними культурами, які проводили і продовжують проводити в науково‐дослідних установах, у різних ґрунтово‐кліматичних зонах, дало змогу встановити пріоритетну ефективність деяких видів добрив на різних типах ґрунтів (азотних – на нечорноземних ґрунтах, фосфорних – на чорноземах і каштанових ґрунтах, калійних – на торф’яниках і т.д.) та норми добрив для основних культур (табл. 1).
Таблиця 1
Рекомендовані норми мінеральних добрив (за даними Б.С. Носко)
Культура | Грунт | Норма добрив, кг/га д.р. | ||
N | Р2О5 | К2О | ||
ПОЛІССЯ І НИЗИННІ РАЙОНИ КАРПАТ | ||||
Озима пшениця | Дерново-підзолистий | 90 | 90 | 60 |
Дерново-карбонатний | 90 | 60 | 90 | |
Сірий лісовий | 90 | 60 | 60 | |
Озиме жито | Дерново-підзолистий | 70 | 70 | 70 |
Сірий лісовий | 60 | 60 | 60 | |
Кукурудза на зерно | Дерново-підзолистий, сірий лісовий (суглинкові) | 90 | 60 | 90 |
Дерново-підзолистий, сірий лісовий (піщані та супіщані) | 120 | 90 | 120 | |
Кукурудза на силос | Дерново-підзолистий (легкосуглинковий), сірий лісовий | 180 | 90 | 90 |
Ярі зернові (ячмінь, овес) | Дерново-підзолистий, сірий лісовий (суглинкові) | 60 | 45 | 45 |
Дерново-підзолистий, сірий лісовий (піщані та супіщані) | 90 | 60 | 60 | |
Зернобобові | Дерново-підзолистий, сірий лісовий (суглинкові) | − | 60 | 60 |
Дерново-підзолистий, сірий лісовий (піщані та супіщані) | 30 | 60 | 60 | |
Гречка, просо | Дерново-підзолистий, сірий лісовий | 60 | 60 | 60 |
Картопля | Дерново-підзолистий, сірий лісовий (суглинкові) | 90 | 70 | 120 |
Дерново-підзолистий, сірий лісовий (піщані та супіщані) | 120 | 90 | 150 | |
Дерново-карбонатний | 90 | 60 | 120 | |
Льон | Дерново-підзолистий, сірий лісовий | 45 | 90 | 90 |
Цукрові буряки | Дерново-підзолистий, сірий лісовий | 160 | 150 | 180 |
Темно-сірий лісовий, чорнозем опідзолений | 120 | 160 | 170 | |
Коноплі | Дерново-підзолистий, сірий лісовий | 150 | 120 | 120 |
Темно-сірий лісовий, чорнозем опідзолений | 120 | 90 | 90 | |
Люпин, соя | Дерново-підзолистий, сірий лісовий | - | 60 | 60 |
Кормові коренеплоди | Дерново-підзолистий, сірий лісовий | 140 | 130 | 150 |
Трави багаторічні бобові | Дерново-підзолистий, сірий лісовий | - | 60 | 90 |
Трави багаторічні злакові | Дерново-підзолистий, сірий лісовий | 60 | 60 | 90 |
Трави однорічні | Дерново-підзолистий, сірий лісовий | 90 | 60 | 90 |
ЛІСОСТЕП | ||||
Озима пшениця | Чорнозем типовий | 90 | 90 | 60 |
Чорнозем опідзолений | 90 | 90 | 90 | |
Темно-сірий лісовий | 120 | 90 | 90 | |
Сірий лісовий, ясно-сірий лісовий | 120 | 120 | 90 | |
Озиме жито | Сірий лісовий | 60 | 60 | 60 |
Чорнозем типовий | 60 | 60 | 40 | |
Чорнозем опідзолений, темно-сірий лісовий | 60 | 90 | 60 | |
Ясно-сірий лісовий | 90 | 90 | 90 | |
Ячмінь | Чорнозем типовий | 60 | 60 | 40 |
Чорнозем опідзолений, темно-сірий лісовий | 60 | 90 | 60 | |
Сірий лісовий | 90 | 90 | 90 | |
Овес, просо | Чорнозем типовий, чорнозем опідзолений, сірий лісовий | 60 | 60 | 60 |
Гречка | Чорнозем типовий, чорнозем опідзолений, сірий лісовий | 45 | 60 | 45 |
Кукурудза на зерно | Сірий лісовий, чорнозем опідзолений | 120 | 120 | 120 |
Чорнозем типовий | 90 | 90 | 60 | |
Кукурудза на силос | Сірий лісовий, чорнозем опідзолений | 140 | 120 | 120 |
Чорнозем типовий | 120 | 90 | 90 | |
Зернобобові | Чорнозем типовий, чорнозем опідзолений, сірий лісовий | 30 | 60 | 60 |
Цукрові буряки | Чорнозем типовий | 160 | 170 | 150 |
Чорнозем опідзолений, сірий лісовий | 170 | 160 | 180 | |
Картопля | Чорнозем типовий | 90 | 120 | 120 |
Чорнозем опідзолений, сірий лісовий | 120 | 180 | 180 | |
Соняшник | Чорнозем типовий, чорнозем опідзолений, сірий лісовий | 60 | 60 | 60 |
Озимий ріпак | Чорнозем типовий | 30 | 60 | 60 |
Сірий лісовий | 45 | 45 | 60 | |
Коноплі | Чорнозем типовий, чорнозем опідзолений, сірий лісовий | 120 | 90 | 90 |
Кормові коренеплоди | Чорнозем типовий, чорнозем опідзолений, сірий лісовий | 140 | 120 | 120 |
Трави багаторічні бобові | Чорноземи, сірі лісові | − | 60 | 60 |
Трави багаторічні злакові | Чорноземи, сірі лісові | 60 | 60 | 60 |
СТЕП | ||||
Пшениця озима | Чорнозем звичайний | 90 | 90 | 60 |
Чорнозем південний | 90 | 60 | 40 | |
Темно-каштановий солонцюватий | 90 | 60 | − | |
Пшениця яра | Чорнозем звичайний, чорнозем південний, темно-каштановий солонцюватий | 60 | 60 | 40 |
Ячмінь, овес | Чорнозем звичайний, чорнозем південний, темно-каштановий солонцюватий | 60 | 60 | 40 |
Кукурудза на зерно | Чорнозем звичайний | 90 | 90 | 60 |
Чорнозем південний | 90 | 60 | 40 | |
Темно-каштановий солонцюватий | 90 | 60 | − | |
Кукурудза на силос | Чорнозем звичайний, чорнозем південний, темно-каштановий солонцюватий | 90 | 60 | 40 |
Просо, гречка | Чорнозем звичайний, чорнозем південний, темно-каштановий солонцюватий | 60 | 60 | 40 |
Рис | Чорнозем звичайний, чорнозем південний, темно-каштановий солонцюватий | 120 | 120 | 60 |
Зернобобові | Чорнозем звичайний, чорнозем південний, темно-каштановий солонцюватий | − | 60 | 40 |
Цукрові буряки | Чорнозем звичайний, чорнозем південний, темно-каштановий солонцюватий | 130 | 150 | 140 |
Соняшник | Чорнозем звичайний | 60 | 60 | 60 |
Чорнозем південний | 60 | 60 | 40 | |
Темно-каштановий солонцюватий | 60 | 60 | − | |
Озиме жито | Чорнозем звичайний, чорнозем південний, темно-каштановий солонцюватий | 60 | 60 | 40 |
Коригування зазначених норм добрив проводять на основі агрохімічних картограм ґрунту, в яких зазначено забезпеченість рослин елементами живлення (табл. 2-4).
Таблиця 2
Групування ґрунтів за вмістом азоту легкогідролізованих і мінеральних сполук щодо здатності забезпечувати ним сільськогосподарські культури
№ групи |
Ступінь забезпеченості |
Легкогідролізований азот за методом |
Мінеральний азот |
|
Тюріна-Кононової |
Корнфілда |
|||
N, мг/кг ґрунту |
||||
1 |
Дуже низька |
˂ 30 |
˂ 100 |
˂ 10 |
2 |
Низька |
31-40 |
101-150 |
11-15 |
3 |
Середня |
41-50 |
151-200 |
16-24 |
4 |
Підвищена |
51-70 |
˃ 200 |
25-30 |
5 |
Висока |
71-100 |
|
31-35 |
6 |
Дуже висока |
˃ 100 |
|
˃ 35 |
Таблиця 3
Групування ґрунтів за вмістом рухомих сполук фосфору щодо здатності забезпечувати ним сільськогосподарські культури
№ групи |
Ступінь забезпеченості |
Вмістом рухомих сполук фосфору за методом |
||
Кирсанова |
Чирикова |
Мачигіна |
||
P2O5, мг/кг ґрунту |
||||
1 |
Дуже низька |
˂ 25 |
˂ 20 |
˂ 10 |
2 |
Низька |
26-50 |
21-50 |
11-15 |
3 |
Середня |
51-100 |
51-100 |
16-30 |
4 |
Підвищена |
101-150 |
101-150 |
31-45 |
5 |
Висока |
151-250 |
151-200 |
46-60 |
6 |
Дуже висока |
˃ 250 |
˃ 200 |
˃ 60 |
Таблиця 4
Групування ґрунтів за вмістом рухомих сполук калію щодо здатності забезпечувати ним сільськогосподарські культури
№ групи |
Ступінь забезпеченості |
Вмістом рухомих сполук фосфору за методом |
|||
Кирсанова |
Чирикова |
Мачигіна |
Маслової |
||
К2O, мг/кг ґрунту |
|||||
1 |
Дуже низька |
˂ 40 |
˂ 20 |
˂ 100 |
˂ 50 |
2 |
Низька |
41-80 |
21-40 |
101-200 |
51-100 |
3 |
Середня |
81-120 |
41-80 |
201-300 |
101-150 |
4 |
Підвищена |
121-170 |
81-120 |
301-400 |
151-200 |
5 |
Висока |
171-250 |
121-180 |
401-600 |
201-300 |
6 |
Дуже висока |
> 25 |
> 180* |
> 600* |
> 300* |
Для уточнення рекомендованих норм добрив їх множать на відповідний поправковий коефіцієнт (табл. 5), який розраховано для ґрунтів із середніми показниками потенційної родючості.
При цьому норму азотних добрив коригують використовуючи картограму забезпеченості рослин фосфором, оскільки він найчастіше знаходиться у мінімумі, а норми фосфорних і калійних – коригують відповідно до даних картограм забезпеченості рослин фосфором і калієм на певному ґрунті. Оптимальні показники норм добрив, отримані у польовому досліді, коригують з агрохімічними групами ґрунту конкретного поля.
Таблиця 5
Поправкові коефіцієнти для рекомендованих норм мінеральних добрив на ґрунтах з різним ступенем забезпеченості рослин елементами живлення (за даними Г.М. Господаренка)
Ступінь забезпеченості рослин | Зернові культури | Зернобобові і багаторічні трави | Просапні культури | Овочеві культури |
Для азотних добрив (за вмістом фосфору в ґрунті) | ||||
Дуже низький | 1,3-1,5 | 0,6 | 1,3-1,5 | 1,3 |
Низький | 1,2 | 0,5 | 1,2 | 1,1 |
Середній | 1,0 | 0,4 | 1,0 | 1,0 |
Підвищений | 0,7 | 0,2 | 0,7 | 0,9 |
Високий | 0,5 | − | 0,5 | 0,8 |
Дуже високий | − | − | − | − |
Для фосфорних добрив | ||||
Дуже низький | 1,3-1,5 | 1,3-1,5 | 1,3-1,5 | 1,3-1,5 |
Низький | 1,0 | 1,0 | 1,3 | 1,3 |
Середній | 1,0 | 0,7-0,9 | 1,0 | 1,2 |
Підвищений | 0,7 | 0,5-0,6 | 0,5-0,7 | 1,0 |
Високий | 0,6 | − | 0,6 | 0,6-0,8 |
Дуже високий | − | − | − | 0,6 |
Для калійних добрив | ||||
Дуже низький | 1,3-1,5 | 1,3-1,5 | 1,3-1,5 | 1,3-1,5 |
Низький | 1,1 | 1,3 | 1,3 | 1,2 |
Середній | 0,9 | 1,0 | 0,8 | 1,0 |
Підвищений | 0,5-0,6 | 0,7-0,8 | 0,6-0,7 | 0,9-1,0 |
Високий | 0,5 | 0,5-0,6 | 0,6 | 0,6-0,8 |
Дуже високий | − | − | − | 0,4-0,6 |
В умовах інтенсивного землеробства за дотримання чіткого чергування культур в сівозмінах для корегування остаточної норми добрив використовують поправкові коефцієнти з врахуванням попередників (табл. 6).
Таблиця 6
Поправочні коефіцієнти до норм мінеральних добрив під сільськогосподарські культури залежно від попередника
Сільськогосподарська культура | Попередники | Поправочні коефіцієнти | ||
N | Р2О5 | К2О | ||
Озима пшениця | однорічні трави | 0,6 | 0,8 | 0,6 |
багаторічні бобові трави | 0,5 | 0,85 | 0,9 | |
горох, соя | 0,7 | 0,8 | 0,85 | |
сукурудза на силос | 1,0 | 1,0 | 1,0 | |
стерньові | 1,2 | 1,15 | 1,1 | |
Ярий ячмінь | цукрові буряки | 0,6 | 0,6 | 0,8 |
кукурудза на зерно | 1,0 | 0,9 | 0,9 | |
кукурудза на силос | 0,9 | 0,6 | 0,9 | |
картопля | 0,8 | 0,8 | 0,9 | |
стерньові | 1,1 | 1,0 | 1,0 | |
Кукурудза на зерно | цукрові буряки | 0,8 | 0,8 | 0,8 |
кукурудза на зерно | 1,0 | 0,9 | 1,0 | |
кукурудза на силос | 1,0 | 0,85 | 1,0 | |
стерньові | 1,0 | 1,0 | 1,0 | |
Горох, соя | цукрові буряки | 0,5 | 0,8 | 0,9 |
картопля | 0,6 | 0,8 | 0,9 | |
кукурудза на зерно | 0,7 | 0,8 | 0,9 | |
кукурудза на силос | 0,9 | 1,0 | 1,0 | |
стерньові | 1,0 | 1,0 | 1,0 | |
Гречка | цукрові буряки | 0,75 | 0,9 | 1,0 |
картопля | 0,85 | 0,8 | 0,9 | |
кукурудза (зерно, силос) | 1,0 | 1,0 | 1,0 | |
стерньові | 1,0 | 1,0 | 1,0 | |
Соняшник | озимі колосові | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
ярі колосові | 1,0 | 1,1 | 1,2 | |
кукурудза на зерно | 0,8 | 1,0 | 1,1 | |
кукурудза на силос | 0,9 | 1,0 | 1,1 | |
стерньові | 1,0 | 1,0 | 1,0 | |
Цукрові та кормові буряки | озимі після пару | 0,8 | 0,9 | 0,9 |
озимі після багаторічних трав | 0,9 | 1,0 | 1,0 | |
озимі після гороху, сої | 0,95 | 0,95 | 0,95 | |
озимі після кукурудзи на силос | 1,0 | 1,0 | 1,1 | |
Картопля | озимі після багаторічних трав | 0,85 | 1,1 | 1,1 |
озимі після інших попередників | 1,0 | 1,0 | 1,0 | |
ярі колосові | 1,0 | 1,1 | 1,2 | |
овочеві | 0,8 | 0,9 | 1,0 | |
Кукурудза на силос | цукрові буряки | 0,8 | 0,8 | 0,8 |
кукурудза на зерно | 0,8 | 0,9 | 0,9 | |
соняшник | 1,1 | 1,0 | 1,0 | |
стерньові | 1,0 | 1,0 | 1,0 | |
Овочі | озимі колосові | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
ярі колосові | 1,0 | 1,1 | 1,1 | |
багаторічні трави | 0,7 | 0,9 | 1,0 | |
однорічні трави | 0,85 | 0,85 | 0,8 | |
овочеві | 0,8 | 0,9 | 1,0 |
Приклад розрахунку норми внесення добрив на основі рекомендованих норм. Культура – озима пшениця. Ґрунт – чорнозем типовий із вмістом легкогідролізованого азоту 47,4мг/кг (за методом Тюріна-Кононової), рухомого фосфору 33,6мг/кг (за методом Мачигіна) і рухомого калію 105мг/кг (за методом Мачигіна). Попередник – стерньові колосові культури. За вирощування озимої пшениці на чорноземі типовому норма внесення елементів живлення буде становити N90Р90К60 (табл. 2). За агрохімічними характеристиками даний ґрунту відзначається середньою забезпеченістю азотом, підвищеною фосфором і низькою – калієм (табл. 2-4). Поправкові коефіцієнти згідно табл. 5 будуть становити: для азоту і фосфору – 0,7 та калію 1,1 і, відповідно, норма становитиме N63Р63К66. З врахуванням поправки на попередник (коефіцієнт для азоту 1,2, фосфору – 1,15 та калію 1,1) скорегована норма буде становити N76Р72К73.