Удобрение картофеля. Известкование и система удобрения в специализированном севообороте хозяйства Нечерноземной зоны Владимирской области
Агрохимия, наука о химических и биохимических процессах в растениях и среде их обитания, а также о способах химического воздействия на эти процессы с целью повышения плодородия почвы и урожая с.-х. культур. Агрохимия - одна из наук, входящих в агрономию. Отдельные её разделы неразрывно связаны с физиологией растений, химией, биохимией, почвоведением, микробиологией, земледелием и растениеводством.
Основные объекты, традиционно изучаемые агрохимией - растения, почва и удобрения. В 20 веке сфера агрохимии расширилась: она стала изучать также агробиоценоз в целом, химические средства защиты растений и регуляторы роста растении.
Агрохимические исследования включают: определение содержания в почвах и растениях химических элементов, белков, аминокислот, витаминов, жиров, углеводов; установление механического и минералогического состава почв, содержания в них органической части (гумуса), солей, водорослей, микроорганизмов и др.; изучение влияния удобрений на растения и почву и др. Обычно сначала исследования ведут в лаборатории методами, аналогичными тем, которые применяют в химии, биологии и др. смежных науках. Затем, как правило, проводят вегетационные опыты в теплице с участием живых растений. Рекомендации для практического применения агрохимических средств и методов выдают на основании полевых опытов, а также производственных испытаний, проводимых на больших площадях в течение ряда лет.
Многие приемы агрохимии (например, применение ряда органических удобрений) вошли в практику земледелия в глубокой древности и описаны еще в 1 в. н.э. Как наука агрохимия сформировалась лишь в 19 в., когда сложились основные представления о том, из чего состоят, чем и как питаются растения. Как вехи на пути становления агрохимии обычно отмечают опыты Я. Б. Ван Гельмонта (1634), осветившие роль воды в питании растений, а также высказывания М.В.Ломоносова (1753) и А.Лавуазье (1761) о воздухе как источнике питательных веществ, вскоре подтвержденные опытами Дж. Пристли, Я. Ингенхауза, Ж. Сенебье и Н. Соссюра, показавшими, что растения поглощают из воздуха СО2; и выделяют О2; и что это связано с фотосинтезом.
Наиболее трудным оказался вопрос о корневом питании растений. Представления о том, что растения поглощают из почвы минеральные соли (Б. Палисси, 1563; А. Лавуазье, 1761; А. Т. Болотов, 1770), долгое время наталкивались на сопротивление сторонников так называемой гумусной теории питания растений (И. Валериус, 1761) и окончательно утвердились лишь в 19 в. после работ Ж. Буссенго (1836) и Ю. Либиха (1840) и особенно после разработки метода гидропоники (В. Кноп, Ю. Сакс, 1859), в котором растения выращиваются без участия почв. Большую роль в становлении агрохимии сыграли Ж. Буссенго и Ю. Либих. Первый развил представления о круговороте веществ в земледелии, роли азота в питании растений, разработал методологию агрохимических исследований. Второй обосновал теорию истощения почв вследствие выноса питательных веществ растениями и показал необходимость возврата этих веществ в виде минеральных удобрений. Связь агрохимии с микробиологией была обоснована Г. Гельригелем (1886) и С. Н. Виноградским (1893), выяснившими роль азотфиксирующих бактерий в природе и земледелии.
Становление отечественной школы агрохимии связано с именами М.Г.Павлова, А. Н. Энгельгардта, Д.И.Менделеева, К. А. Тимирязева, П. А. Костычева, Д. Н. Прянишникова, П. С. Коссовича, К. К. Гедройца и др., внесших существенный вклад в агропочвоведение и науку об удобрении почв. В послереволюционный период их работы продолжила плеяда советских агрохимиков во главе с Д. Н. Прянишниковым.
Современная агрохимия значительно отличается от «классической агрохимии» конца 19 - начала 20 вв., она пользуется несравненно более совершенными методами исследования, опирается на возросший уровень знаний, развитую химическую промышленность и широкую сеть агрохимических служб. Так называемых «зеленая революция» -резкое повышение урожайности с.-х. культур, достигнутое в начале 50-х гг. 20 в., связана не только с успехами генетики и селекции, но и с достижениями агрохимии. Агрохимическая наука располагает знаниями о содержащихся в растениях веществах (белках, углеводах и др.), биосинтезе и обмене веществ в растениях, фитогормонах, ферментных системах, болезнях растений.
Благодаря созданию новой отрасли агрохимии - химии пестицидов - появилась возможность не только улучшать питание растений, но и влиять (с помощью регуляторов роста) на их развитие, а также защищать их от болезней (с помощью протравителей семян, фунгицидов и бактерицидов), насекомых, клещей, нематод и др. вредителей.
В области агропочвоведения и химии удобрений разработаны и широко распространены методы лабораторной оценки плодородия почв и их потребности в тех или иных удобрениях для разных севооборотов. На основании лабораторных исследований делают выводы о необходимости проведения химической мелиорации почв (известкование, гипсование) с целью улучшения их состава, структуры и свойств. Создан большой ассортимент твердых и жидких удобрений, содержащих как основные элементы (N, Р, К), так и микроэлементы. В больших масштабах применяют NH3 и удобрения на основе мочевины.
Огромное влияние на агрохимию оказало открытие избирательных гербицидов (1942-44). Уничтожение сорняков с их помощью позволило улучшить условия роста растений и более эффективно использовать удобрения, так как они не расходуются на подкормку сорняков.
Средства агрохимии позволяют не только повысить урожай, но и добиться значительной интенсификации с.-х. производства. Например, благодаря гербицидам устраняется необходимость ручной прополки, с помощью дефолиантов облегчается машинная уборка хлопчатника.
Агрохимия - научная основа химизации сельского хозяйства и развития промышленности удобрений и пестицидов.
Агроклиматическая характеристика области.
Испокон века люди оценивают территорию, на которой они живут, не столько по красоте природных явлений, сколько по продуктивности земли, насколько место их обитания способно обеспечить пропитанием, жильем и удобствами. В наше время оценки начинаются прежде всего с оценки сельхозугодий. Земледельческое хозяйство укоренялось на нашей территории медленнее, чем в соседнем Ополье, где почвы сравнимы с черноземами южных областей и где мало лесов. По температурным условиям и осадкам исследователи относят территорию района к 1-ой агроклиматической зоне Владимирской области. Для этой зоны характерна длительность периода активной вегетации растений (температура выше 10 градусов) в 128-132 дня. При этом температура выше 15 градусов по Цельсию удерживается 71-77 суток. Заморозки обычно фиксируются до 21 мая, иногда - до 25 июня. Безморозный период продолжается 119-126 дней. Гидротехнический коэффициент равен 1,3-1,4 (ГТК - условный показатель увлажнения). Российского научно-исследовательского института земельного проектирования (выполнено Владимирским землеустроительным проектно-изыскательным предприятием в 1994 году), дадим краткую характеристику продуктивных сельскохозяйственных земель района. В условиях практически одинакового для всей территории района климата основными факторами формирования различных типов почв явились особенности рельефа и гидрографической сети района. На территории района преобладают дерново-подзолистые почвы, которые по особенностям развития подзолистого горизонта подразделяются на дерново-слабоподзолистые, дерново-среднеподзолистые, дерново-сильноподзолистые. По механическому составу преобладают легкие почвы -песчаные и супесчаные (южная часть района), которые обладают крайне низким естественным плодородием и повышенной кислотностью. Такие почвы в народе называют вертячим песком. Содержание гумуса - до 1 %, а содержание подвижных форм калия и фосфора - не более 5-7 миллиграммов на 100 г. почвы. О таких землях у нас говорят, что на них не земля родит, а наземь, т.е. удобрения. Однако значительную часть занимают в районе площади с почвами легко и среднеглинистыми, которые более благоприятны для роста сельхозкультур. Еще лучшими характеристиками обладают дерново-слабоподзолистые почвы, расположенные в северо-восточной части района, на границе с Владимиро-Суздальским Опольем. Они определены как светло-серые оподзоленные почвы, характеризуются развитым гумусовым горизонтом и отсутствием сплошного подзолистого горизонта. Оподзоливание выражено лишь в виде отдельных белесых пятен. Значительный процент дерново-подзолистых почв в районе (особенно в южной части) глееватые и глеевые. Исследователи выявили на территории района 74 массива особенно ценных продуктивных земель общей площадью 5783 га, что составляет 27,9 % от общей площади сельхозугодий. Большая часть этих угодий находится в хозяйствах, пограничных с Владимиро-Суздальским Опольем. Особенно ценные земли представлены пашней -2806 га, сенокосами - 2338 га и пастбищами - 639 га. Пахотные угодья расположены на дерново-подзолистых почвах - около половины на бедных песчаных и супесчаных, и около половины - на более плодородных суглинках. На них в прошлом, судя по статданным, выращивали рожь, гречиху (в предвоенные и особенно в военные годы гречиха была ведущей зерновой культурой), овес, ячмень, просо, коноплю, лен, картофель и другие культуры. В зависимости от внесения органических и химических удобрений, качества и срока обработки полей, урожайность сильно различалась. В прошлом веке и до второй половины XX века урожайность ржи в среднем равнялась 7-8 ц с гектара, вполне удовлетворительным считался урожай картофеля по 60-70 ц с гектара. Ни в позапрошлом веке, ни в XX веке район сам себя зерновыми никогда полностью не обеспечивал, поэтому в нашем районе крестьяне больше, чем в соседних, вынуждены были заниматься ремеслами и отхожими промыслами. В прошлом веке редкой семье хватало своего хлеба до Пасхи, то есть до весны. Киржачские крестьяне рожь и, в особенности, пшеницу, закупали на ярмарках у крестьян из Юрьев-Польского и Кольчугино . В 1980-1990 г.г., благодаря солидному внесению в почву торфонавозных компостов и химических удобрений, применению современной машинной обработки почвы удалось повысить урожайность зерновых примерно в 2,5 раза - получать в средней по 16-18 ц зерна с каждого гектара, а на отдельных, особо удобренных и тщательно обработанных полях до 30 ц с га. В годы наивысшего развития колхозов и совхозов на образцовых картофельниках собирали по 200-250 ц с гектара - такие урожаи раньше крестьянам и не снились. В наши годы подобный урожай получают лишь некоторые огородники и фермеры, которые в течение нескольких лет в полном объеме применяют рекомендуемые сельхознаукой комплексы удобрений, обработки почвы, отбора семян. Большой разброс в урожайности ясно показывает, что пашня в районе еще не использовалась в полную меру ее возможностей. Будущим хлеборобам еще предстоит только поднять урожайность до предельной. А где этот предел? Сегодня можно лишь гадать. Общие сведения о хозяйстве Область: Владимирская ООО «Совхоз Слободской» Почва: Дерново – подзолистая Механический состав почвы: Средний Обеспеченность севооборота органическими удобрениями: 4,5 т/га Обеспеченность севооборота минеральными удобрениями 80 кг/га д.в. Органические удобрения представлены навозом и содержат в среднем N - 0,5 %, P2O5 - 0,5%, K2O - 0,6% Агрохимическая характеристика почв полей севооборота Таблица 1.
Рассчитаем недостающие показатели : Емкость поглощения: S + H = T; T = 3,5 + 8,5 = 12 мг. – экв/100г почвы, Где S – суммарное количество поглощенных оснований; H – величина гидролитической кислотности почвы. Степень насыщенности почвы основаниями V % = 55 – 70 (по М.Ф.Корнилову) V - расчетная . V = S/T * 100 = 8,5/12 * 100 = 70,8 % Класс обеспеченности почвы = IV по содержанию подвижных форм азота, фосфора, калия (приложение 1). Приложение 1 Группировка почв по обеспеченности питательными веществами (мг/ 100 г почвы)
3. Обоснование необходимости внесения химических мелиорантов (извести, фосфоритной муки, гипса) Известкование. Подзолистые и дерново – подзолистые почвы чаще всего имеют кислую реакцию. Кислые почвы содержат в больших количествах алюминий, железо и марганец в форме закисных соединений, которые вредны для растений. Деятельность микроорганизмов в таких почвах подавлена. Внесение кальция в виде различных известковых материалов улучшает общее плодородие почвы. При известковании легкие рыхлые почвы становятся более связанными, а тяжелые – более рыхлыми, увеличивается их водопроницаемость, улучшаются условия обработки. Известкование усиливает деятельность свободноживущих и клубеньковых азотфиксирующих бактерий и микроорганизмов, разлагающих гумус. Картофель нуждается в известковании только на сильнокислых почвах. Картофель малочувствителен к кислой реакции и хорошо растет на кислых почвах. При внесении высоких норм извести и доведении реакции среды до нейтральной урожай картофеля и особенно его качество могут снижаться, картофель сильно поражается паршой. Отрицательное влияние повышенных норм извести на картофель объясняется не столько нейтрализацией кислотности, сколько уменьшением усвояемых соединений бора в почве, а также избыточной концентрацией ионов кальция в почвенном растворе, в результате чего затрудняется поступление других катионов, в частности магния и калия. Фосфоритная мука. Без фосфорной кислоты не может существовать ни одна живая клетка. Нуклеопротеиды – важнейшее вещество клеточных ядер – содержат в своем составе фосфорную кислоту. Как и белковые вещества, нуклеиновые кислоты – высокополимерные соединения коллоидного характера. Таким образом, фосфор входит в состав многих органических биологически важных веществ в растениях, без которых жизнедеятельность организма невозможна. Главный источник фосфора для растений в природных условиях – соли ортофосфорной кислоты. Способность почв к поглощению фосфорной кислоты настолько велико, что для полного ее насыщения необходимо внести от 5 до 10 т P2O5 на 1 га. Агрохимики уже давно нашли выход: вносить на кислых почвах фосфоритную муку вместо суперфосфата, чтобы использовать почвенную кислотность для разложения фосфорита. В случае применения суперфосфата указывалось на важность его локального внесения, что исключает взаимодействие удобрения с большой массой почвы, а следовательно, и уменьшает химическое связывание фосфорной кислоты. Возможность замены дорогостоящих фосфорных удобрений (суперфосфата) фосфоритной мукой определяется по величине гидролитической кислотности. Если Hr менее 2,5 м.-экв/100г почвы, фосфоритная мука разлагаться в почве не будет и применение её нецелесообразно. На почвах, где Hr более 2,5м.-экв/100г фосфоритная мука действовать будет, однако прогноз её действия зависит и от величины емкости поглощения (Т). Если Hr меньше чем 3 + 0,1Т , то фосфоритная мука будет действовать, но применять ее нужно в повышенных дозах (180 – 250 кг/га) Если Hr больше чем 3 + 0,1Т, что мы имеем в нашем случае с возделываемым картофелем, эффективность фосфоритной муки равна суперфосфату и в этом случае целесообразна замена суперфосфата более дешевой фосфоритной мукой в качестве основного удобрения. Если величина насыщенности почвы основаниями ниже 70, вероятность эффективного действия фосфоритной муки весьма велика, в нашем случае этот показатель равен 70. Наиболее эффективно применение фосфоритной муки под культуры, отличающиеся длительным периодом вегетации (картофель, клевер, озимые), а также зернобобовые культуры. Калий. Калий влияет прежде всего на усиление гидратации коллоидов цитоплазмы, повышая степень их дисперсности, что помогает растению лучше удерживать воду и переносить временные засухи. Под влиянием калия усиливается накопление крахмала в клубнях картофеля, сахарозы в сахарной свекле и моносахаридов в ряде плодовых и овощных культур. Калий повышает холодоустойчивость и зимостойкость растений ( в результате увеличения осмотического давления клеточного сока), устойчивость растений к грибным и бактериальным болезням. При недостатке калия снижается продуктивность фотосинтеза. Критический период потребления калиярастениями приходится на ранние фазы их роста (в первые 15 дней после всходов). Наибольшее количество калия растения потребляют, как правило, в период интенсивного прироста биологической массы. Наибольшее количество калия картофель потребляет в период цветения – интенсивного клубнеобразования. Содержание калия в растениях, почвах и удобрениях принято выражать в пересчете на его оксид – К2О. Овощные культуры, картофель, сахарная свекла и другие корнеплоды используют калия примерно в 1,5 больше, чем азота, и в 3 – 4,5 раза больше по сравнению с фосфором. По многолетним данным опытных учреждений, внесение 100 кг K2O в калийных удобрениях обеспечивает прибавку урожаев зерна 0,2 – 0,3 т/га, картофеля 2 – 3,3, сахарной свеклы 3,5 – 4, хлопка сырца 0,1 – 0,15, сена сеяных трав 2 – 3,3, сена луговых трав 0,8 – 1,8 т/га. Гипсование. Гипсование применяется для солонцовых почв, содержащих 20% обменного натрия (от суммы поглощенных оснований). Вследствие этого водопроницаемость и аэрация их понижены; щелочность, вредная для растений, повышена, Из – за низкой водопроницаемости на солонцах часто застаивается вода. Во влажном состоянии солонцы становятся вязкими, легко набухают и заплывают, в сухом сильно уплотняются, образуют корку и растрескиваются. В нашей зоне неприменимы. Нейтрализующим началом почти всех известковых материалов считается карбонат кальция. Например молотый известняк содержит 75 – 100 % CaCO3, доломитовая мука – 55 – 100, негашеная известь – 178, гашеная известь (пушенка) – 135, древесная зола – 30 – 40 и торфяная зола – 14 – 17 %. При известковании доза CaCO3 зависит от выращиваемой культуры, применяемого известкового материала, степени кислотности и механического состава почвы (таблица 2). Таблица 2 Дозы CaCO3 (кг/м2) для подзолистых и дерново подзолистых почв.
Дозы CaCO3, приведенные в таблице 2, называют полными, Они рассчитаны на снижение кислотности нормально увлажненных почв до pH 5,6 – 6 то есть до уровня, оптимального для многих культур. На почвах, избыточно увлажненных, дозу извести надо увеличить на 0,1 – 0,15 кг/м2 сверх приведенных в таблице 3, а на более тяжелых – на 0,15 – 0,2 кг/м2.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||