Агрохимия, 2019, № 7, стр. 27-34

Одной из основных задач агрохимических исследований является использование их результатов при определении потребности сельскохозяйственных культур в удобрениях. В ходе этой задачи сформировалось 2 направления в подходе к установлению доз удобрений. Первое обосновано работами Д.Н. Прянишникова и его последователей, которые в качестве основы принимали непосредственно результаты полевых опытов, проводимых научно-исследовательскими учреждениями с ведущими культурами. Полученные данные распространяли для всей природно-климатической зоны. Таким образом, были обоснованы примерные средние нормы удобрений для различных зон страны. Агрохимические анализы почв позволили разработать поправки к средним нормам удобрений, установленным для типичных почвенных разностей. Это помогло избежать грубых ошибок, однако не обеспечивало получение максимального эффекта от применения удобрений, поскольку средние дозы установлены эмпирическим путем при разных уровнях плодородия почв.

Несколько позднее на основании обобщения обширного экспериментального материала Географической сети опытов ВНИИА и агрохимической службы были разработаны “Нормативы для определения потребности сельского хозяйства в минеральных удобрениях” [1], которые были составлены для экономических районов России, а внутри их – для природных зон при крупномасштабном планировании применения удобрений на территории страны. В то же время их можно использовать с определенными условностями для установления доз удобрений. Этот метод был назван нормативным и его можно отнести к первому направлению.

Однако установление доз с помощью этих нормативов затруднено тем, что они не привязаны к типам почв и в них не вычленено действие азотных, фосфорных и калийных удобрений в прибавке урожая от NPK, поэтому занижено действие азота и завышено – фосфора и калия. Кроме того, нормативы не дифференцированы по агрохимическим свойствам почв, которые оказывают существенное влияние как на урожай, так и на эффективность удобрений.

Фрагмент таких нормативов показан в табл. 1 из которой следует, что дозы представлены в сумме NPK, затраты на 1 т урожая получены пропорционально примененным дозам, т.е. без учета отдельно азота, фосфора и калия в соотношении, близком к 1 : 1 : 1.

Второе направление развивалось под влиянием идей К.А. Тимирязева, говорившего о необходимости спрашивать мнение самого растения. При определении доз удобрений принимали во внимание вынос запланированным урожаем и коэффициенты использования элементов питания из почвы и удобрений. Эти коэффициенты являлись уязвимым местом в расчетах балансовым методом, поскольку на их величину большое влияние оказывает множество факторов, которые невозможно учесть при расчетах. Кроме того, коэффициенты возмещения выноса запланированным урожаем недостаточно обоснованы экспериментально, а для азота вообще отсутствуют.

Наряду с этим следует также упомянуть еще об одном направлении определения доз удобрений – по результатам агрохимического обследования почв. Допускали, что наличие агрохимических картограмм уже достаточно для решения практических вопросов применения удобрений. Однако пути использования этих материалов не раскрывались. С такой ситуацией пришлось соприкоснуться в связи с созданием Государственной агрохимической службы, которая, выполнив агрохимическое обследование почв и сделав соответствующие картограммы, не располагала необходимым методическим материалом для использования полученных данных для определения доз удобрений. Исключение в данном случае относилось к установлению доз извести, поскольку на их величину оказывали влияние только гранулометрический состав почв и степень их кислотности. Это было связано с тем, что при обобщении результатов полевых опытов не учитывали агрохимические показатели почв, на которых эти опыты проводили. Одним из таких примеров были вышеупомянутые нормативы. О том, что агрохимические свойства почв имеют очень большое влияние на урожайность и эффективность минеральных удобрений достаточно убедительно свидетельствуют многочисленные данные. В ряде случаев они оказывают гораздо большее воздействие по сравнению с генетическими свойствами почв и агрометеорологическими условиями [2, 3].

Для того, чтобы эти результаты можно было успешно использовать при определении потребности сельскохозяйственных культур в элементах питания нужны научно обоснованные нормативы, которые учитывали бы результаты полевых опытов, привязанных к конкретным агрохимическим свойствам почв. Об этом красноречиво говорят результаты агрохимического обследования пахотных почв (табл. 2).

В каждой природно-климатической зоне имеются почвы, которые характеризуются всеми классификационными группами по степени обеспеченности подвижным фосфором и почти в каждой, за исключением Южного, Северо-Кавказского и Уральского федеральных округов, по содержанию подвижного калия. Кислые почвы также неравномерно распределены, но при этом они присутствуют во многих регионах (табл. 3).

В настоящее время в связи с изменившимися экономическими условиями и резким повышением цен на минеральные удобрения возникла необходимость в разработке иных нормативов, максимально приближенных к условиям производства.

Такая попытка предпринята учеными ЦИНАО, которые разработали “Нормативы оценки урожайности зерновых культур, сахарной свеклы, льна-долгунца, картофеля и эффективности удобрений на основных почвах России [5]. В этом сборнике впервые представлены нормативные показатели, привязанные к конкретным почвам и агрохимическим группам. Например, для дерново-подзолистых почв бывшего Центрального экономического района нормативы дифференцированы по гранулометрическому составу, величине рН, содержанию подвижных форм фосфора и калия (табл. 4). При этом дифференциация была проведена не отдельно по каждому из агрохимических показателей, а в их совокупности, полагая, что изменение плодородия почв происходит одновременно по всем приведенным параметрам. Тем не менее, дифференцирование доз все-таки позволило повысить оплату 1 кг NPK прибавкой урожая и снизить затраты минеральных удобрений на формирование 1 т урожая по сравнению с ранее разработанными нормативами (табл. 1).

Такой результат был достигнут за счет уменьшения доз фосфора и калия в почвах, которые характеризовались повышенным и высоким содержанием подвижных форм Р₂О₅ и К₂О, а дозы азота при этом снижались.

Результаты сплошного агрохимического обследования говорят о том, что приведенные показатели крайне неравномерно распределены не только внутри почвенно-климатических зон, а также в пределах административных подразделений, сельскохозяйственных предприятий и полей. Многие поля, особенно в Нечерноземной зоне, характеризуются высокой вариабельностью по степени кислотности и содержанию питательных веществ. В этой полосе могут встретиться поля с высокой степенью обеспеченности подвижным фосфором, но с низким содержанием калия или наоборот, т.е. возможны любые сочетания агрохимических показателей. В связи с этим потребовалось дальнейшее совершенствование нормативно-справочной базы, позволяющей решать иные задачи, максимально приближенные к современным условиям.

Такие разработки выполнены ВНИИА для зерновых культур, картофеля и сахарной свеклы, в основу которых положен метод математического моделирования.

Исходной информацией для этого послужили полевые опыты, проведенные научно-исследовательскими учреждениями Геосети ВНИИА и агрохимической службой. В отличие от вышеописанных, эти нормативы разработаны для основных типов и подтипов почв в пределах федеральных округов. При наличии достаточной информации выборки подразделялись также и по гранулометрическому составу. Это касалось в основном дерново-подзолистых почв. К обобщению принимали опыты, схемы проведения которых позволяли вычленить отдельно действие азотных, фосфорных и калийных удобрений.

На дерново-подзолистых почвах Центрального федерального округа нормативы эффективности применения азотных удобрений подразделены по степени кислотности, содержанию минерального азота, подвижных форм фосфора и калия, фосфорных удобрений – по степени кислотности и содержанию Р₂О₅, по калийным – по содержанию К₂О (табл. 5–7).

Приведенные данные свидетельствуют о высоком влиянии комплекса агрохимических свойств дерново-подзолистых почв на окупаемость азотных удобрений прибавкой урожая озимой пшеницы. При одной и той же дозе азота диапазон варьирования данного показателя превышал двукратную величину. На окупаемость азотных удобрений также большое воздействие оказывают дозы азота. Располагая такой информацией, представляется возможность выбора наиболее подходящего варианта для проектирования применения азотных удобрений в зависимости от имеющихся условий.

Аналогичная закономерность прослежена при оценке окупаемости фосфорных удобрений прибавкой урожая озимой пшеницы. Наибольшее влияние на их эффективность оказывает степень обеспеченности почв подвижным фосфором. При низком содержании Р₂О₅ каждый внесенный кг фосфора окупался в зависимости от дозы от 3.9 до 11.7 кг зерна озимой пшеницы, тогда как при высоком – в 10 раз меньше. Снижение степени кислотности также способствовало повышению окупаемости фосфорных удобрений, но в меньшей степени по сравнению с содержанием Р₂О₅.

Действие калийных удобрений понижалось при увеличении содержания K₂О в дерново-подзолистых почвах. Наибольшая окупаемость калия получена при низкой степени обеспеченности почв этим питательным веществом.

Для того чтобы сравнить основополагающие показатели приведенных выше нормативов между собой, пришлось для 2-х из них провести обобщение дифференцированных показателей и привязать к природным зонам, чтобы получить сопоставимые данные. При этом считали, что дерново-подзолистые почвы относятся к лесолуговой зоне, серые лесные, черноземы выщелоченные и типичные – к лесостепной, черноземы обыкновенные и южные к степной, каштановые почвы – к сухостепной.

Результаты исследований показали, что дифференциация доз минеральных удобрений под озимую пшеницу в Центральном федеральном округе, согласно предлагаемым нормативам, может способствовать снижению затрат NPK на формировании 1 т урожая во всех природных зонах. При этом повышалась окупаемость удобрений прибавкой урожая (табл. 8). В Приволжском округе подобную закономерность наблюдали в лесолуговой зоне, а в лесостепной и степной зонах показатели мало различались между нормативами. Видимо, в этом случае повлияло внесение калийных удобрений под озимую пшеницу, которые в этих зонах неэффективны. То же самое можно сказать и о сухостепной зоне Южного и Северо-Кавказского федеральных округов. В лесостепной, предгорной степной зонах этих регионов положительное влияние на снижение затрат NPK на формирование урожаев и повышение их окупаемости при дифференциации доз вполне очевидно.

Проектирование применения минеральных удобрений с учетом агрохимических свойств почв под яровую пшеницу по нормативам, в которых предусмотрена дифференциация доз, может обеспечить как снижение затрат NPK на формирование единицы урожайности, так и повышение их окупаемости (табл. 9). Подобная закономерность отмечена во всех федеральных округах, в которых проведены подобные исследования, и практически во всех природных зонах. Причем во всех рассмотренных случаях эффект был более высоким по нормативам 2016 г., т.е. с более широкой дифференциацией доз.

Большое влияние может оказать дифференциация доз питательных веществ под картофель. Наиболее отчетливо это проявилось в лесолуговой зоне Центрального федерального округа, в котором затраты NPK на формирование 1 т урожая снизятся на 60%, а их окупаемость прибавкой урожая повысится почти в 2 раза (табл. 10). Близкий к этому результат получен для сахарной свеклы в лесостепной зоне, где затраты удобрений на формирование урожая могут сократиться на 70%, а их окупаемость возрастет на 46% (табл. 11).

Из всего сказанного выше следует, что использование нормативов окупаемости минеральных удобрений прибавкой урожая сельскохозяйственных культур открывает широкие возможности для организации более рационального применения минеральных удобрений. У сельхозтоваропроизводителей появилась возможность научно обоснованно установить величину запланированной урожайности, определять дозы питательных веществ и прогнозировать экономическую эффективность применения удобрений.

Преимущество дифференцированного подхода к проектированию применения удобрений можно продемонстрировать на конкретном примере. В одном из сельскохозяйственных предприятий Ульяновской обл. специалисты агрохимической службы установили, что для получения урожайности озимой пшеницы на выщелоченном черноземе 3.5 т/га, содержащем 24 мг/кг минерального азота, подвижных фосфора – 233 и калия – 250 мг/кг, требуется внести, согласно расчетно-балансовому методу, азота – 88, Р₂О₅ – 67 и K₂О – 61 кг/га, по нормативам 1985 г. – соответственно 67, 23 и 39 кг/га, тогда как по нормативам 2016 г. для получения такого урожая достаточно внести азот 30 кг/га, поскольку на почвах с высоким содержанием подвижных форм фосфора и калия применение фосфорных и калийных удобрений нецелесообразно. Использование нормативов, в которых предусмотрена дифференциация доз с учетом агрохимических свойств почв, ориентирует не более экономное расходование удобрений и позволяет получить урожай при значительно меньших затратах.