Агрохимия –
наука об оптимизации питания растений, применения удобрений и плодородия почвы
с учетом биоклиматического потенциала для получения высокого урожая и качества
продукции.
Система
удобрения – план применения органических и минеральных удобрений, в котором предусматривают
дозы, время внесения и способы заделки их в зависимости от биологических
особенностей растений, чередования их в севообороте, свойств удобрения,
почвенно-климатических и других условий.
Система
удобрения включает:
научно-организационную
систему использования удобрений в различных категориях хозяйств;
систему
применения удобрений в севообороте как важнейшее звено агроландшафтной системы
земледелия;
систему
удобрения отдельных культур севооборота, составленную из оптимальных доз, форм
сроков внесения удобрений.
Различают
систему удобрения в хозяйстве, севообороте или другом каком-либо объекте и систему
удобрения отдельных культур.
Климат
Тамбовской области умеренно континентальный. Средние температуры января -11°С,
июля 20°С. Осадков около 500 мм в год. Реки бассейнов Дона и Волги.
Показателем
влагообеспеченности вегетационного периода может служить гидротермический коэффициент.
ГТК равен сумме осадков за период с температурой выше 10оС, деленной
на уменьшенную в 10 раз сумму температур за этот же период – .
Условия
увлажнения бывают избыточно влажными при ГТК более 2,0, засушливыми при ГТК
равном, или ниже 1,0, сухим при ГТК = 0,5 или ниже.
Гидротермический
коэффициент в Тамбовской области составляет 1,3.
Территория
ЦЧР лежит в пределах двух крупных форм микрорельефа: Среднерусской
возвышенности и Тамбовской равнины. Абсолютные высоты Среднерусской возвышенности
колеблются в пределах 200–250 м, где рельеф преимущественно
холмисто-увалистый. Для рельефа Тамбовской равнины характерно наличие северной
и южной покатости, границы которых примерно совпадают с границами
Северо-Восточного и Восточного климатических районов.
Около 20–30% площади занято почвами различной степени смытости, на
крутых и покатых склонах южной экспозиции распространены маломощные смытые
черноземы с выходом на дневную поверхность меловых отложений. Почвы
водоразделов имеют гумусовый горизонт 50–60 см с содержанием гумуса 5–7%.
Смытые и солонцеватые черноземы гумуса содержат меньше. По содержанию
питательных основных веществ эти почвы наиболее бедны.
В Центрально-Черноземных областях широко распространены
лугово-черноземные и черноземно-луговые почвы. Характерный признак этих почв – близость
к поверхности грунтовых вод.
Черноземные почвы в зоне занимают более 10 млн. га или 70,7% общей
площади земель, в том числе 9,3 млн. га на пашне. Прослеживается четкая
дифференциация расположения определенных подтипов черноземов по мере нарастания
континентальности климата с северо-запада на юго-восток. Среди черноземных почв
наибольшим потенциальным плодородием обладают типичные, которые по ЦЧЗ занимают
свыше 5 млн. га.
Тамбовская
область входит в Центрально-Черноземный регион России, располагающийся в
лесостепной и степной зонах с протяженностью территории с запада на восток,
превышающей 600 км, и с севера на юг – 400 км, общей площадью 192,4
тыс. км2. Климат умеренно-континентальный, средняя температура
января – -10,2–11,20С, июля – +19,4–20,30С, продолжительность
периода с положительной среднесуточной температурой 211–216 дней, безморозного
периода – 146–151 день, осадков выпадает в среднем 546 мм в год.
Территория
Центрально-Черноземного района объединяет две природные зоны – лесостепную и
степную.
Северная
лесостепь охватывает северо-западную часть Курской области и северную часть
Тамбовской области. Типичная лесостепь занимает остальную часть Курской и
Тамбовской, западную половину Белгородской и северную часть Воронежской
областей, Липецкую область.
Южная
лесостепь занимает среднюю часть Воронежской и юго-восточную территорию
Белгородской областей.
Степная зона
находится на юге и юго-востоке Белгородской и Воронежской областей. Территория
Центрально-Черноземной зоны расположена на Среднерусской возвышенности с сильно
расчлененным рельефом. От реки Дон к востоку простирается Окско-Донская
низменность с относительно ровным рельефом, на юго-востоке находится Калачская
возвышенность с сильно неровным изрезанным рельефом, подверженном эрозионным процессам.
Рекомендуемый
для разработки системы удобрения севооборот включает следующие данные:
севооборот, общая площадь севооборота, тип и подтип почвы, агрохимические
характеристики почвы, плановая урожайность культур.
Для
разработки системы удобрения необходимо подготовить данные по размеру полей и
урожайности без удобрений, которая определяется по плодородию почвы.
Содержание
элементов питания в почве по полям севооборота даётся в задании. Вынос
элементов питания культурами севооборота, коэффициенты усвоения элементов
питания из почвы и удобрений определяется по справочнику. Расчет ведется по
формуле:
, где:
У –
урожайность культуры, ц/га;
З – запасы
элемента питания в почве, в кг на 1 га;
Кп
– коэффициент усвоения элемента питания из почвы;
а – вынос
элемента питания 1ц основной продукции, кг.
В Тамбовской
области чернозёмы выщелоченные занимают в северной зоне – 72,9% площади пашни,
центральной – 65,9% и южной – 24,1%.
Чернозёмы
выщелоченные характеризуются отсутствием в гумусовом горизонте карбонатов,
поэтому главным их диагностическим признаком является глубина вскипания карбонатов
от HCl в материнской породе.
Чернозёмы
выщелоченные разделяются на сильно-, средне- и слабовыщелоченные. Сильно
выщелоченные преимущественно распространены в северной части области и
постепенно уменьшаются к южным районам. Наибольшее распространение имеют
чернозёмы выщелоченные среднегумусные среднемощные и мощные, но в северных
районах много малогумусных среднемощных чернозёмов. Чернозёмы выщелоченные по морфологическим
признакам сходны с типичными, но у первых между гумусовым и карбонатными
горизонтами имеется бескарбонатный горизонт от 20 до 40 см.
У чернозёмов
слабовыщелоченных толщина этого горизонта до 20 см, средневыщелоченных от
20 до 40 см, а у сильновыщелоченных более 40 см.
Гумусовый
горизонт А имеет мощность от 45 до 65 см, темно-серую окраску и комковатую
структуру в пахотных почвах. Содержание гумуса колеблется от 4 до 8,5% в
зависимости от гранулометрического состава.
Под гумусовым
горизонтом залегает переходный бурый комковатый горизонт В1 мощностью
20–40 см, постепенно переходящий в карбонатный. Вскипание может
происходить даже с глубины 120–150 см. Ёмкость поглощенных оснований 33–43
мг-экв. на 100 г. почвы вверху и 25–30 мг-экв. на 100 г. почвы в подгумусовых горизонтах.
В поглощенных
катионах преобладает в основном кальций, содержание которого вниз по профилю
также как и гумуса, уменьшается, реакция почв слабокислая.
Отличительные
особенности: наличие подгор. В1 выщелоченного от карбонатов
горизонта, уплотненного сложения с комковатой или ореховато-призматической
структурой, рыхлого сложения; пониженный уровень вскипания от соляной кислоты;
отсутствие оподзоливания в перегнойном слое; между горизонтами В2 и
С граница выделяется по скоплению карбонатов в виде известковой плесени и
прожилок светлой окраски, плотных конкреций, вскипание от кислоты обычно на
глубине 90–120 см.
Этот подтип
чернозема в зависимости от глубины вскипания делится на три вида:
слабовыщелоченный, средневыщелоченный, сильновыщелоченный.
Длительное
использование черноземов выщелоченных привело к повышению гидролитической
кислотности и уменьшению насыщенностью основаниями.
Чернозёмы выщелоченные,
несмотря на высокое содержание в них валовых форм азота, фосфора и калия,
недостаточно обеспечены ими в подвижной форме, особенно, в летние месяцы. Почвы
характеризуются высоким естественным плодородием, широко используются для
производства всех сельскохозяйственных культур.
Чернозёмы
выщелоченные нуждаются во внесении фосфорных и калийных удобрений. Признаки
недостатка фосфора в почве проявляются у растений в появлении фиолетовой
окраски листьев; при недостатке калия – окраска листьев окраска листьев
приобретает голубоватый оттенок. Эти два элемента лимитируют потенциальную
продуктивность культур севооборота. Особенно это проявляется в условиях
засоления почвы.
Плодородие первично
по отношению к урожаю. Получение урожая связано с потреблением компонентов
плодородия: органического вещества, питательных элементов, воды.
Важнейший
фактор динамики органического вещества в пахотных почвах – культура полевых
растений. По количеству органического вещества, оставляемого полевыми
растениями в почве, все культуры можно разделить на три группы. К первой группе
следует отнести многолетние травы, ко второй – однолетние зерновые и зерновые
бобовые, к третьей – однолетние пропашные культуры.
Положительное
влияние многолетних трав на почву зависит от величины урожая, а также от вида
трав и состава травосмесей, почвенно-климатических условий местообитания.
Однолетние зерновые и зерновые бобовые культуры сплошного посева оставляют в
почве значительно меньше растительных остатков, чем многолетние травы.
Пропашные культуры оставляют в почве наименьшее количество растительных
остатков. Систематическое внесение органических и минеральных удобрений
решающим образом влияет на количественные превращения органического вещества,
увеличение урожая и улучшение его качества только при соблюдении севооборотов.
В земледелии
снижение урожаев сельскохозяйственных культур при бессменном и бессистемном их
возделывании замечено давно. Д.Н. Прянишников в своей теории обоснования
чередования культур, объединил все причины, вызывающие необходимость его, в
четыре группы: химические, физические, биологические и экономические.
Важнейшей
причиной при составлении системы удобрения в севообороте являются химические
основы необходимости чередования культур, которые вытекают из биологии
возделываемых растений, их свойств по-разному использовать питательные вещества
почвы и удобрений. Об этом можно судить по выносу питательных веществ
растениями. Посев или посадка на одном и том же поле культур, потребляющих
большое количество того или иного элемента, через некоторое время может
привести к недостатку этих элементов в почве, а постоянно вносимые большие дозы
минеральных удобрений под эти культуры может привести к экологическому дисбалансу
почв.
В течение
вегетации на рост и развитие растения действует ряд факторов, оказывающих
положительное или отрицательное влияние: кислая реакция почвы; недостаток или
избыток почвенной влаги; недостаток или избыток отдельных питательных элементов
и др.
Чтобы определить влияние этих или других факторов, требуется
полный анализ почвы и растений.
Питание растений – сложный процесс поступления отдельных биогенных
элементов из воздуха и поглощение основной массы доступных минеральных солей
через корневую систему из раствора и твердой фазы почвы. Сложность
регулирования и оптимизации процесса питания растений и обмена веществ
заключается в том, что он находится в тесной взаимосвязи с
погодно-климатическими условиями, которые не всегда можно регулировать. От этих
же условий в значительной мере зависит и содержание в почве питательных веществ
в доступной для поглощения растениями форме.
Мобилизация или иммобилизация отдельных питательных элементов в
почве в существенной мере также определяются активностью и направленностью
химических, физико-химических и микробиологических процессов, а также биологическими
свойствами самого растения, динамикой поглощения отдельных катионов и анионов в
процессе вегетации культуры.
Все зольные элементы практически полностью потребляются растениями
из почвы, поэтому оптимизация их содержания в почве в доступной для растений
форме – одна из важнейших задач в агрохимии.
На начальной стадии определения условий питания растений пользуются
листовой диагностикой. Наличие усвояемых питательных элементов показывает
уровень обеспеченности ими растений. Анализ почвы играет главную роль в
определении уровня обеспеченности растений макро- и микроэлементами, не менее
важна и растительная диагностика особенно, при возделывании
сельскохозяйственных культур по интенсивной технологии.
Растительная диагностики заключается в визуальной оценке состояния
растений. При визуальном осмотре растений по внешнему виду определяют их
обеспеченность элементами питания. Избыток и дефицит каждого элемента имеет
специфическую окраску листа и ряд других морфологических проявлений, не характерных
для нормальных растений.
В практике часто используется «тканевая диагностика» питания растений, которая заключается в определении
содержания элементов, находящихся в растворимых соединениях свежевзятых тканей растительных образцов. Анализы проводятся из вытяжки или пасоки растений. Для каждого
вида растений характерен вполне определенный химичеекий состав. В нормально развитых растениях при
формировании присущего им потенциального урожая в органах и тканях характерна определенная концентрация элементов
питания. Она закономерно изменяется в течение вегетации.
Некоторые исследователи при визуальной диагностике предлагают
проведение биометрических измерений и физиологических наблюдений для выявления
причин угнетения растений и сравнительной оценки роста и развития нормальных и,
страдающих от недостатка питания.
А.В. Чумаков выделил главные визуальные симптомы для растений
при недостатке основных элементов питания, включая: признаки недостатка
питательных веществ; растения-индикаторы; факторы, влияющие на подвижность и усвоение
элементов растениями: встречаемость недостатка элемента. Нами же сделан акцент
на внешние признаки растений при недостатке элемента в почвах различных типов и
причины проявления голодания, меры блокирования.
Внешние
признаки растений при недостатке элемента в почве различных типов
Причины проявления
недостатка элемента
Азотное
голодание
Окраска
нижних листьев изменяется от темно-зеленой до бледно-зеленой, приобретая
разные тона – желтый, оранжевый и красный; листья, стебли, плоды мельче, чем
у нормальных растений; резко ослабляется образование боковых побегов и
кущение у злаков; закладка цветковых почек и развитие семян ослаблены.
Признаки
голодания встречаются во все фазы развития растений, на всех типах почв.
Холодная
или переуплотненная почва; запашка большого количества растительных остатков
– особенно зерновых культур; сжигание соломы; усиленное поступление хлора из
свиного подстилочного навоза в почву; вымывание азота за корнеобитаемый слой
обильными осадками, поливом; засуха.
Меры блокирования.
При
раннем появлении признаков азотного голодания необходимо подкормить растения
аммиачной селитрой по 0,5 – 1,5 ц на 1 га или птичьим пометом по 1 – 2 т, навозной жижей по 5 – 10 т на 1 га. Навозную жижу под пропашные культуры лучше
вносить растениепитателем, после чего меньше улетучивается аммиак. В таких
случаях разбавление жижи водой необязательно. Если жижа вносится поверхностно,
ее необходимо в 2 – 3 разбавить водой. При подкормке навозной жижей растения
одновременно снабжаются калием. Пропашные культуры можно также подкармливать
и жидкими азотными удобрениями.
Фосфорное
голодание
Растения
темно- или сине-зеленые, фиолетовые или пурпурные; на краях нижних листьев
может появляться желтая, бурая или черная окраска. При большом недостатке
рост замедляется; наблюдается задержка фаз развития, особенно цветения и
созревания; угнетается рост, мелкие размеры молодых листьев, которые отходят
от побегов под острым углом. Признаки, появившиеся на нижних листьях четко ограничены.
Признаки
голодания проявляются почти во все фазы вегетации растений и на всех типах
почв, преимущественно кислых.
Низкая
температура почвы и воздуха; избыток хлоридных и нитратных ионов в почве; кислая
реакция почвы, усиливающая подвижность Al, Mn, Fe, переводит фосфор в
нерастворимое состояние; почвенная засуха.
Меры блокирования.
На
участках, где растения испытывают фосфорное голодание, рекомендуется
подкармливать их суперфосфатом по 1 – 2 ц на 1 га во время междурядной обработки. В последующие годы на таком участке необходимо внести суперфосфат
в рядки или гнезда при посеве или посадке растений. Под культуры, требовательные
к фосфору, необходимо внести под вспашку навоз или фосфорные удобрения. Если
почва кислая, то после уборки урожая ее следует известковать. Известкование
улучшает использование растениями запасов фосфора почвы и ослабляет переход
внесенных фосфорных удобрений в нерастворимое состояние. Хорошие результаты
дает внесение осенью фосфоритной муки по 4 – 5 ц на 1 га. Удобрение хорошо используется растениями на кислой почве, уменьшая ее кислотность.
Калийное
голодание
Окраска
листьев темно-зеленая, с голубоватым оттенком. Хлороз проявляется на кончике
и краях листьев в виде пожелтевших участков, которые изменяют окраску от
бронзовой до темно-бурой и отмирают.
Пожелтение
и отмирание тканей начинается с верхушки листа и распространяется вниз по
краям, а затем между жилками. Краевой «ожог», или «запал» листьев – характерный
признак калийного голодания. Междоузлия укороченные, более тесное
расположение долек листа, неравномерные рост листовой пластинки, морщинистость
листьев, недостаточное развитие поддерживающих тканей потеря тургора. Растения
выглядят вяло и отмирают. На листьях могут появиться пятна, которые
сливаются.
Признаки
голодания обычно проявляются на легких песчаных и супесчаных, торфяных и пойменных
почвах.
Жаркая и
сухая погода, высокое содержание Са и Мg ионов в почве;
переизвесткование или известкование почв с применением доломита; переуплотнение
или переувлажнение тяжелых почв.
Меры блокирования.
При
раннем проявлении у растений признаков недостатка калия необходима подкормка
одним из следующих удобрений: хлористый калий по 0,5–1 цга, навозная жижа – 5–10
т/га. Для подкормки свеклы, капусты, трав можно применять каинит по 2–3 ц или
калийную соль по 1–2 ц на 1 га. В последующие годы на участки, где
наблюдалось калийное голодание растений, необходимо под вспашку вносить навоз
и калийные удобрения.
Магниевое
голодание
Между
жилковый хлороз нижних листьев – характерный признак недостатка магния. При
наличии его ткани листьев между жилками приобретают различную окраску –
желтую, оранжевую, красную, фиолетовую, в зависимости от вида и сорта
растений, что в последствии приводит к некрозу листьев – отмиранию тканей
между жилками. Отмирание начинается с краев и только у некоторых растений в
середине листа. На листьях с продолговатым жилкованием пятна отмерших тканей
удлинены, на листьях с сетчатым жилкованием – округлены. У листьев растений с
мелкими продольными жилками можно через лупу наблюдать продолговатые пятна в
виде цепочек. Старые листья хлорозные, при сильном недостатке с серыми
пятнами отмирающей ткани, жилки листа остаются зелеными; цветение
замедляется. У некоторых растений наблюдается ломкость листьев, связанная с
повышенным содержанием в них воды. Растения запаздывают в развитии.
Признаки
голодания чаще и сильнее прослеживаются на легких песчаных и супесчаных,
преимущественно кислых почвах.
Высокие
дозы удобрений, содержащих К–, Na–, NН4– ионы.
Меры блокирования.
Если
признаки магниевого голодания появились в ранние фазы развития растений, то
надо немедленно провести подкормку магниевыми удобрениями. Для этого можно
использовать одно из следующих удобрений: калимагнезию по 1–2 ц на 1 га, сульфат магния – 1–2 ц, обожженную доломитовую муку – 2–5 ц или золу – 3–6 ц на 1 га. На кислых почвах под пропашные культуры при рыхлении можно вносить и сырую доломитовую муку,
однако это удобрение в подкормке будет действовать слабее, чем удобрения,
перечисленные выше. Под капусту, свеклу и травы можно применять каинит по 2–4
ц на 1 га. Если признаки голодания появляются в более поздние фазы развития
растения, необходимо предусмотреть в последующие годы внесение на этом поле
магниевых удобрений перед вспашкой почвы. Если почва кислая, то внесение
магния удобно совместить с известкованием почвы доломитом в дозе 10–15 ц на 1 га. Внесение такого количества доломита обеспечит растения магнием в течение пяти – восьми лет. При
отсутствии доломита известкование почвы другими материалами, не содержащими
магния, также будет полезным, косвенно улучшит использование растениями
магния почвы и удобрений, уменьшит вымывание магния из почвы.
Кальциевое
голодание
Верхушечная
почка роста отмирает, молодые побеги сгибаются, листья желто-белые или
желтые, изменение окраски начинается с кончиков и краев листьев и проявляется
в первоначальном побелении, черешок под соцветием ломается. Вновь образующие
листья мелкие, искривленные, с неправильной формой краев. На этих листьях появляются
пятна из отмерших тканей. Растения выглядят вяло, на листьях может появиться
опробковение; отмирание плодов начинается с чашечки. Корни короткие и
слизкие, темно-коричневые или черные.
У растений
с плодами, богатыми оксалатами и пектиновыми веществами, признаки кальциевого
голодания могут проявляться только на самих плодах в период их интенсивного
роста.
Признаки
голодания проявляются на тяжелых, пойменных и торфяных почвах,
преимущественно с кислой реакцией.
Сухая и
теплая погода, колебание влажности почвы, изобилие NН4, К и Мg удобрений; кислая реакция
почвы.
Меры блокирования.
Для
кислых почв известкование, для остальных
– внесение
кальциевой селитры, гипса, фосфогипса, простого суперфосфата. Опрыскивание растений
0,5–1-процентным раствором кальциевой селитры или хлористого кальция один-два
раза в неделю в период сильного роста плодов томата, и трех – шестикратное
опрыскивание деревьев начинают за один-два месяца до уборки яблок.
Железистое
голодание
Верхушечные
листья теряют зеленую окраску, затем пожелтение и побеление молодых листьев,
которые приобретают бледно-желтый или лимонно-зеленый оттенок. Жилки и
прилегающие к ним ткани первое время остаются зелеными, но при усилении
недостатка могут побледнеть. Старые листья могут сохранить нормальную зеленую
окраску, но при длительном недостатке у них отмирают ткани на краях и в это
же время засыхают побеги на деревьях. У однолетних растений стебли короче и
тоньше, чем у нормальных; на краях листьев может появиться некроз, а при
большом недостатке листья отмирают.
Признаки
голодания проявляются на почвах с высоким содержанием СаСО3 и высоким содержанием
органического вещества. Болезнь от недостатка железа у плодовых растений
проявляется весной, летом и в начале осени, которая может исчезать и вновь
возобновляться.
Высокая
влажность или переувлажнение почвы; обилие фосфора и недостаток калия в почве; низкая или высокая температура; избыток
растворимых солей тяжелых металлов в кислых почвах; плохая аэрация почвы; щелочная
реакция почвы.
Меры блокирования.
В
плодовых насаждениях для уменьшения связывания железа под каждое дерево
вносят смесь: 40–60 кг перегноя и 1–1,5 кг железистого купороса,
разбавленного 5–10 ведрами воды. Этот раствор-болтушку вливают в очаги-щели,
сделаные лопатой, мечом, или в кольцевую траншею, расположенную от ствола на
расстоянии концов ветвей кроны. Для внекорневой подкормки применяют двух-, трехкратное
опрыскивание листьев 0,5-процентным раствором железного купороса или 0,005–0,1-процентным
раствором хелатов. При сильном проявлении хлороза железо вводят в стволы,
корни и ветви.
Серное
голодание
На молодых
листьях появляются желтые, иногда желто-коричневые или коричневые
некротические пятна; нерватура бывает бледнее, чем окружающая ткань; стебли
короткие, тонкие и хрупкие; рост скованный. Нижние листья могут быть толще и
тверже.
Признаки
голодания проявляются на почвах легких, выщелоченных с низким содержанием
органического вещества
Избыточные
дозы фосфорных и азотных удобрений; высокая концентрация селена в почве;
низкая температура.
Меры блокирования.
Внесение
в почву 20–40 кг сернокислого калия, или сернокислого кальция, или
сернокислого магния, а при одновременном недостатке марганца – сернокислого
марганца на 1 га дает хорошие результаты. В подкормку можно использовать и
серу. Перечисленные удобрения не только пополняют дефицит серы, но и через
подкисляющее действие на почву увеличивают подвижность марганца, снижая дефицит
и этого элемента. Внекорневая подкормка этими удобрениями оказывает положительное
влияние на растения. В этом случаи листья опрыскивают 0,2–0,5% раствором
удобрений, расход их 1–5 кг на 1 га.