54

Выпускная квалификационная работа

"Агрохимическая характеристика почв СПК «Митрофановское» Сосновского района и рекомендации по применению удобрений под овощные культуры"

Введение

Использование минеральных и органических удобрений составляет основу химизации земледелия. Эффективность минеральных и органических удобрений во многом зависит от внедрения индустриальной технологии возделывания сельскохозяйственных культур, комплексной механизации, мелиорации земель, использования достижений науки, осуществления межхозяйственной кооперации и агропромышленной интеграции.

Питание - это основа жизни любого живого организма, в том числе и растений. Вне питания нельзя понять сущность процессов роста и развития [1].

С точки зрения практического растениеводства важнейшим средством улучшения питания сельскохозяйственных культур является, прежде всего, применение органических и минеральных удобрений. Рост растительной продукции определяется множеством факторов, среди которых ведущая роль все же принадлежит удобрениям и особенно минеральным, производство которых наращивает высокие темпы [2].

Почва является основным источником обеспечения сельскохозяйственных культур питательными веществами. Однако в современных условиях непрерывной интенсификации сельскохозяйственного производства для ежегодного выращивания высоких урожаев с продукцией хорошего качества довольно часто оказывается недостаточным то количество питательных веществ, которое поступает в растения из органического вещества и труднорастворимых минеральных соединений почвы в результате деятельности микроорганизмов и корневой системы растений [1].

Для Челябинской области, где сосредоточены крупные промышленные центры, важно получение высоких урожаев овощных культур с хорошим качеством продукции. Поэтому целью работы является изучение агрохимической характеристики почв и разработка рекомендаций по применению удобрений под овощные культуры.

В задачи исследований входило:

1 Исследование содержания элементов питания в почвах СПК «Митрофановское».

2 Разработка рекомендаций по применению удобрений под капусту, лук, морковь, огурец и картофель.

3 Определение эколого-экономической оценки почв СПК «Митрофановское».

Рекомендации по применению удобрений составлены на основе полевых и лабораторных исследований почв СПК «Митрофановское» Сосновского района Челябинской области, проведенных Центром химизации и сельскохозяйственной радиологии «Челябинский».

Система удобрений овощных культур составлялась, исходя из планового задания на получение урожая и требований овощных культур к различным видам удобрений.

Мною выполнены следующие виды работ: дана интерпретация полевых данных и лабораторных исследований.

1. Обзор литературы

1.1 Показатели агрохимической характеристики почв

Внесение удобрений - это целая наука. При этом нужно знать такие функции почвы, как ее буферную способность, кислотность, способность поглощать воду. Нужно учитывать особенности распределения в ней корней различных растений и пр.

Следует обратить внимание на один парадокс, связанный с внесением удобрений. В почве при содержании в пахотном слое 1 мг на 100 г. почвы, например, подвижного калия, его запас исчисляется в 10 кг. Это очень небольшая часть общего калия. Потенциальные запасы этого элемента в почве несравненно выше (не менее чем в 100 раз). Но внесение 100 кг калия (вместе с другими удобрениями) часто резко увеличивает урожай. В почве часто содержание подвижных элементов выше 100 кг. Так почему небольшая добавка подвижного элемента повышает урожай? Может, дело в том, что внесенный элемент распределяется в пахотном слое равномерно и быстро находится корнями растений? Внося удобрения в почву, мы как бы подводим их непосредственно к корням растений. В естественных почвах в пахотном горизонте эту роль - равномерного распределения питательных веществ - выполняет гумус: он регулирует распределение подвижных форм питательных веществ. В отсутствии гумуса или при малом его содержании (эродируемые почвы) потеря содержащихся в удобрениях питательных веществ будет больше, чем на нормальных почвах. Поэтому и дозы, и соотношение питательных элементов в удобрениях должны быть специально подобраны для эродированных почв [2, 3].

Систематическое применение удобрений в севооборотах приводит к изменению физико-химических свойств, постепенному обогащению почвы подвижными формами азота, фосфора и калия [4, 5, 6]. Степень такого влияния зависит от соотношения количества вносимых и отчуждаемых с урожаем элементов питания.

Кислотность почвы - способность почвы подкислять воду и растворы нейтральных солей. Различают актуальную и потенциальную кислотность. Актуальной кислотностью называется кислотность почвенного раствора. Потенциальная кислотность характерна для твердой фазы почвы [7, 8]. Между актуальной и потенциальной кислотностью в почве сохраняется подвижное равновесие, но доминирующее значение во всех почвах имеет кислотность твердой фазы почвы.

Актуальная кислотность почвенного раствора зависит от наличия в нем свободных кислот, кислых солей и степени их диссоциации. В почвенном растворе свободные минеральные кислоты в заметных количествах встречаются очень редко. В большинстве почв актуальная кислотность обусловлена угольной кислотой и ее кислыми солями [7].

Потенциальная кислотность (кислотность твердой фазы) имеет сложную природу. Ее носителем являются обменные катионы Н⁺ и Аl³⁺ почвенных коллоидов. В литературе длительное время проходила дискуссия о природе

По данным И.В. Синявского минеральные удобрения даже при максимальной норме (150 кг д.в./га), применяемые в течение двух-трёх ротаций севооборота, практически не влияют на показатели физико-химических свойств чернозёма выщелоченного. Изменение обменной и гидролитической кислотности, ёмкости поглощения и состава поглощённых оснований систематически удобряемой почвы по сравнению с контрольным вариантом произошло в пределах доверительного уровня (случайных колебаний) [4].

Существенным недостатком многих минеральных удобрений, особенно азотных, является их кислотность [4, 9, 10], а также наличие остаточной кислоты. Интенсивное применение таких удобрений может приводить к подкислению почв и повышению подвижности в ней радионуклидов, тяжелых металлов и соответственно ухудшению их свойств [10, 11, 12]. Хотя при использовании азотных удобрений в сочетании с фосфорными на черноземах Зауралья в течение 22-24 лет рН солевое повысилось лишь на 0,1-0,2 и существенного влияния на урожайность культур не оказывает. Не изменилась существенно по сравнению с контролем за 22 года ежегодного применения минеральных удобрений и сумма поглощенных кальция и магния [12].

Исследования М.Ф. Овчинниковой, Н.Ф. Гомоновой, Г.М. Зеновой показывают, что применение суперфосфата в составе полного минерального удобрения (NPK) благодаря связыванию подвижных соединений алюминия и марганца способствует снижению кислотности (обменной и гидролитической), активизации биохимических процессов на кислой почве [6]. Следует, однако, отметить, что суперфосфат полностью не снимал отрицательное действие повышенной кислотности, вызванное длительным применением NK-удобрений: реакция почвенной вытяжки оставалась сильнокислой, показатели гидролитической кислотности и подвижности системы гумусовых кислот были выше, чем в варианте без удобрений.

Эффективным средством нейтрализации избыточной кислотности почв, как природной, так и вызванной длительным применением физиологически кислых минеральных удобрений, является известкование [6, 11]. В результате исследований В.Д. Муха и В.И. Лазарева получены данные, что под влиянием известкования на типичном черноземе увеличилось содержание подвижных форм кальция, что способствовало снижению гидролитической кислотности на удобренных вариантах в 1,3-1,5 раза [9].

Для правильного применения удобрений необходимо не только учитывать потребности растений в элементах питания, но и знать химический состав и биологические, физико-химические и химические свойства почвы, которые определяют уровень ее плодородия, условия питания растений и характер превращения в ней удобрений [11].

1.2 Особенности применения азотных удобрений

Применение азотных удобрений имеет решающее значение в повышении урожаев сельскохозяйственных культур. Установлено, что каждая тонна азота минеральных удобрений дает дополнительно 10-15 т зерна. Азотные удобрения не только повышают урожай, но и улучшают его качество. Зерновые культуры хорошо отзываются на внесение азотных удобрений, которые улучшают развитие вегетативных и репродуктивных органов, повышают энергию кущения, увеличивают урожай зерна и содержание белка в нем [13].

Основное условие высокой эффективности применения азотных удобрений - внесение их по фосфорно-калийному фону. Одним из важных агрохимических факторов, влияющих на эффективность азотных удобрений, является предшественник. При размещении зерновых культур по пару необходимости во внесении азота нет. На зяби, после кукурузы оптимальная доза азота под зерновые культуры при основном внесении (до посева 60-80 кг/га), по зерновым предшественникам 80-100 кг/га.

При расчете доз азотных удобрений необходимо учитывать сроки вспашки зяби и посева культур. При ранних сроках вспашки зяби потребность во внесении азотных удобрений уменьшается, при поздних и средних сроках - увеличивается. В практике хозяйств Челябинской области азотные удобрения, за исключением сложных азотно-фосфорных, в основном вносят до посева разбрасывателями. Такой способ внесения, особенно в засушливые весны, часто приводят к тому, что значительная часть туков остается в верхнем слое почвы и не оказывает положительного влияния на урожай. Поэтому необходимо на основных площадях переходить к локальному внесению минеральных удобрений [13].

Многолетними исследованиями СибНИИСХ и других научно-исследовательских учреждений Сибири и Урала установлено, что на пахотных почвах в биоклиматических условиях Сибири и Урала количество нитратного азота служит достаточно надежным показателем обеспеченности растений доступным азотом почвы. По содержанию нитратного азота в корнеобитаемом слое почвы можно прогнозировать эффективность азотных удобрений.

Диагностика азотного питания осуществляется в слое почвы 0-40 см. Исследованиями доказано, что в паровом поле накапливается 80-120 кг/га нитратного аммиачного азота, по многолетними бобовым - 60-80 кг/га, по зерновым и пропашным предшественникам - 30-60 кг/га при соответствующей культуре земледелия [13].

1.3 Роль органических удобрений в питании растений

В повышении плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных культур, наряду с минеральными удобрениями, большая роль принадлежит органическим удобрениям.

Навоз представляет собой полное минеральное удобрение. Прежде всего, навоз содержит все питательные вещества, которые необходимы для растений. Общее содержание питательных элементов в навозе КРС: азота 0,5% (5 кг в 1 т навоза), фосфора 0,25% (2,5 кг), калия 0,6% (6 кг) [2].

Органические удобрения обогащают почву питательными веществами, перегноем, улучшают ее физические свойства, водный и воздушный режимы, уменьшают вредное действие почвенной кислотности на рост растений и жизнедеятельность микроорганизмов, улучшают снабжение растений углекислым газом. Эффективность органических удобрений под сельскохозяйственные культуры повышается при добавлении к ним минеральных удобрений.

Компостирование навоза с фосфоритной мукой позволяет ускорить разложение органического вещества, сократить потери азота из навоза. Фосфоритную муку можно добавлять к навозу во время очистки животноводческих помещений или при укладке в штабеля из расчета 2-3% к весу навоза. Доза внесения органических удобрений зависит от уровня плодородия почвы и удобряемой культуры [2].

В паровых полях или под зябь, идущую под пропашные культуры, следует вносить 30-40 т/га навоза, под картофель - 40-60 т/га, под овощные культуры - 60-80 т/га. Запахать на глубину 20-25 см сразу же после вывозки и разбрасывания его с целью снижения до минимума потерь азота. Важной составной частью навоза является подстилка, которая повышает выход навоза, снижает потери азота [15].

1.4 Система удобрений овощных культур

Овощные культуры очень требовательны к плодородию почвы и количеству вносимых удобрений, потому что они выносят большое количество питательных веществ из почвы. Эффективность действия органических и минеральных удобрений в значительной степени определяется водным режимом почвы. Поэтому при орошении, когда растения не испытывают недостатка влаги, удобрение овощных культур особенно эффективно.

Система удобрений овощных культур должна составляться, исходя из планового задания на получение урожая и требований овощных культур к различным видам удобрений [15]. В настоящее время хорошо изучены биологические особенности овощных культур. Большинство из них требует нейтральной и близкой к нейтральной реакций почвенной среды.

Пищевой режим растений зависит от величины и характера роста корневой системы, ее способности усваивать при различных концентрациях почвенного раствора [2]. По отношению к концентрации почвенного раствора овощные культуры делятся на две группы:

менее выносливые (морковь, огурцы, лук);

более выносливые (свекла, томаты, капуста).

Отсюда следует, что под лук, морковь, огурцы нельзя вносить большие дозы удобрений одновременно. При расчете доз удобрений должно уделяться большое внимание продолжительности вегетационного периода. Чем он длиннее, тем больше нужно элементов питания в растворимой форме. Необходимо учитывать и способность овощных культур использовать отдельные элементы питания. Например, капуста, у которой продуктивным органом являются листья, нуждается в сравнительно большом количестве азота. Столовая свекла из почвы поглощает много фосфора и калия. Томаты предъявляют повышенные требования к фосфору, он очень нужен им в молодом возрасте.

Система удобрений для овощных культур слагается из основного удобрения, припосевного или посадочного и подкормок [15].

Основное удобрение может быть органическим, минеральным или смешанным. К органическим удобрениям наиболее требовательны огурцы, капуста. Дозы органических удобрений под капусту 40-80 т/га.

Пасленовые (томаты) отзывчивы на перегной, свежий навоз под них вносить нецелесообразно, так как избыточное количество азота во второй половине лета вызывает большой рост вегетативной массы и малое образование плодов. Под такие культуры, как корнеплоды и лук, вносить навоз в свежем виде тоже нецелесообразно, так как появляются нестандартные корнеплоды, а лук не поспевает, плохо хранится. Поэтому корнеплоды и лук лучше выращивать второй культурой после внесения органических удобрений или при одном минеральном удобрении.

При использовании больших доз минеральные удобрения вносят в несколько приемов: как основное, припосевное и послепосадочное внесение, подкормки в критические периоды жизни овощных культур. Первая подкормка у рассадочных культур проводится через две недели после посадки. У семенных - через три недели после посева [2].

2. Характеристика места и условий проведения исследований

Исследования проводились в СПК «Митрофановское» Сосновского района Челябинской области в 2006-2007 гг. Его землепользование расположено в лесостепной зоне.

2.1 Факторы почвообразования

2.1.1 Климат

Климат этой территории определяется положением ее в центре Евразийского материка, большим удалением от морей и океанов и Уральскими горами, что и определяет значительную континентальность и сухость климата [16, 17]. По климатическим условиям хозяйство расположено во второй агроклиматическом районе Челябинской области.

Климат этого района характеризуется умеренно-теплым вегетационным периодом в течение 120-130 дней (с 10 мая по 15 сентября) [18]. Безморозный период заметно короче (90-105 дней). Сумма эффективных температур составляет 1800-2000 С. За период активной вегетации растений выпадает 240-250 мм осадков, гидротермический коэффициент по Г.Т. Селянинову в весенне-летний период составляет 1,2-1,4.

Климат северной части лесостепной зоны характеризуется умеренно теплым вегетационным периодом с суммой осадков 250-200 мм. Влагозапасы в метровом слое к началу вегетационного периода составляют в среднем 170 мм, что соответствует величине влажности разрыва капиллярной связи для выщелоченного чернозема. Гидротермический коэффициент в весенне-летний период составляет 1,0-1,4. Вегетационный период в целом обеспечен теплом. Сумма температур выше +10 С составляет 1800-2000 С, этот период продолжается 100-125 дней - с 10 мая по 12 сентября, но на почве нередки заморозки. Безморозный период в воздухе составляет 50-70 дней, на почве - 90-105 дней. Устойчивый снежный покров устанавливается в середине ноября, достигает 40 см и сохраняется 100-150 дней [19]. Следовательно, климатические особенности северной лесостепи не препятствуют получению устойчивых и неплохих урожаев сельскохозяйственных культур.

Южная лесостепная зона уступает северной лесостепи по количеству влаги и превышает по количеству тепла [18]. Сумма температур более 10 С составляет 2000-2100 С, годовое количество осадков 389-454 мм. Устойчивый снежный покров устанавливается в первой декаде ноября и достигает к концу зимы 40 см. Период активной вегетации растений составляет 125 до 135 дней, наступает 5 мая, заканчивается 19 сентября. Весной заморозки прекращаются в середине мая, но осенью они могут быть в конце августа - начале сентября. За вегетационный период выпадает 175-225 мм осадков, гидротермический коэффициент (по Селянинову) составляет 0,6-1,2. Наименьшие количество осадков выпадает в южной лесостепи в июне, а засухи и суховеи бывают часто. Весенние продуктивные запасы влаги составляют 115-135 мм. Важное значение поэтому имеют агрономические приемы по накоплению, сохранению и экономному использованию почвенной влаги. Погодные условия в лесостепной зоне представлены на рисунках 1-7. В связи с изменением климата интерес представляют средние многолетние и погодные условия.

Рисунок 1 ? Средние многолетние и погодные условия в лесостепной зоне в 2000 году (Данные Бродоколмакской ГМС)



Рисунок 2 ? Средние многолетние и погодные условия в лесостепной зоне в 2001 году (Данные Бродоколмакской ГМС)

Рисунок 3 ? Средние многолетние и погодные (2002 год) условия лесостепной зоны (Данные Бродоколмакской ГМС)

Рисунок 4 ? Средние многолетние и погодные (2003 год) условия лесостепной зоны (Данные Бродоколмакской ГМС)



Рисунок 5 ? Средние многолетние и погодные (2004 год) условия лесостепной зоны (Данные Бродоколмакской ГМС)

Рисунок 6 ? Средние многолетние и погодные (2005 год) условия лесостепной зоны (Данные Бродоколмакской ГМС)

Рисунок 7 ? Средние многолетние и погодные (2006 год) условия лесостепной зоны (Данные Бродоколмакской ГМС)

Представленные метеоданные свидетельствуют о ежегодном отклонении температуры воздуха в сторону повышения от средних многолетних показателей. Что касается осадков, то в различные отрезки времени они резко колебались как в сторону увеличения, так и уменьшения.

Сумма температур воздуха за период с температурой выше 10 °С составляет 1800-2000 °С. Продолжительность периода с температурами выше 10 °С составляет по району 120-125 дней, а периода с температурами выше 15 °С - 70-80 дней.

Средняя продолжительность безморозного периода 100-110 дней. Устойчивый снежный покров устанавливается в конце первой - начале второй декады ноября и лежит 145-150 дней. Средняя из наибольших декадных высот снежного покрова составляет 30-40 см.

2.1.2 Геоморфология и почвообразующие породы

По геоморфологии лесостепная часть Челябинской области представляет возвышенную равнину с грядово-холмистым рельефом, дренированную речной сетью. В долинах рек выделяются низкая пойма и серия надпойменных террас.

Почвообразующими породами лесостепной зоны чаще всего являются четвертичные отложения плейстоценового возраста: карбонизированные делювиально-элювиальные желто-бурые тяжелые суглинки, глины, опесчаненные суглинки [19].

2.1.3 Почвы

Почвенный покров пахотных угодий СПК «Митрофановское» представлен в основном зональными почвами - черноземами выщелоченными.

Черноземы выщелоченные обладают достаточно высоким естественным плодородием. Они имеют высокую насыщенность основаниями, сравнительно высокое содержание гумуса 6-9%, обладают хорошими водно-воздушными и физико-химическими свойствами, благоприятной для большинства сельскохозяйственных культур слабокислой реакцией почвенного раствора. Однако имеют низкую обеспеченность подвижным фосфором. На этих почвах при надлежащем уровне агротехники и внесении удобрений можно выращивать хорошие урожаи зерновых и кормовых культур [19].

Встречаются и серые лесные почвы. Они характеризуются значительной насыщенностью основаниями и кислой реакцией, невысокими, как правило, запасами питательных веществ, а также неблагоприятными физическими свойствами, связанными со слабой оструктуренностью пахотного слоя. Поэтому, главным направлением повышения плодородия этих почв является их окультуривание: систематическое применение органических и минеральных удобрений, известкование, углубление пахотного горизонта, посев бобовых растений - азотонакопителей. Применение органических удобрений улучшает физические свойства этих почв. Систематическое применение навоза способствует снижению кислотности[19].

Темно-серые лесные почвы по сравнению с серыми лесными отличаются повышенным содержанием гумуса и, следовательно, большим потенциальным запасом элементов пищи, менее кислой реакцией, лучшими агрофизическими свойствами [19]. Они характеризуются повышенной нитрификационной способностью, но более слабой растворимостью фосфатов. Для этих почв также основной метод повышения их плодородия - систематическое внесение органических и минеральных удобрений. На темно-серых почвах, имеющих повышенную гидролитическую кислотность, хорошие результаты дает применение фосмуки.

2.2 Методика исследований

Исследования проводились с помощью полевых и лабораторных методов. Агрохимическое обследование почв в СПК «Митрофановское» проведено на площади 530 га.

2.2.1 Полевые исследования

Полевой опыт - исследования в полевой обстановке для установления действия удобрений на рост, развитие и урожайность культур, качество получаемой продукции и показатели плодородия почв. Это биологический метод изучения реакции возделываемых культур на испытываемые виды, дозы, сроки и способы применения удобрений в различных почвенно-климатических и агротехнических условиях, без точной характеристики которых результаты опыта не могут быть распространены на другие, аналогичные по указанным признакам территории [20].

Результаты полевых опытов используют не только в науке, но и в практике для внедрения в сельскохозяйственное производство и определения объемов, видов и форм минеральных удобрений, мелиорантов и других химических средств, применяемых в сельском хозяйстве, а также машин и механизмов для качественного применения удобрений и мелиорантов.

Полевые опыты проводят на специально выбранных участках (опытных полях) научно-исследовательских учреждений и хозяйств для углубленного познания действия отдельных факторов, приемов и комбинаций их на растения [20].

При полевом обследовании почв были использованы почвенная карта и план землепользования масштаба 1:25000. Площадь полевого элементарного участка составила в среднем 15 га, а овощного - 5 га. Каждый смешанный образец составлен из 15-20 проб с глубины пахотного слоя. Индивидуальные почвенные образцы отбирались с пахотного и подпахотного горизонтов.

2.2.2 Лабораторные исследования

В лабораторных условиях почвенные образцы проанализированы на содержание подвижного фосфора и обменного калия по методу Чирикова, кислотность почв потенциометрически в солевой вытяжке, содержание гумуса - по методу Тюрина, на содержание суммы поглощенных оснований и гранулометрический состав - по методу Качинского. Лабораторные исследования проводились по общепринятым методикам [21, 22, 23, 24].

Рекомендации по применению удобрений под овощные культуры составлены на основе полевых и лабораторных исследований почв СПК «Митрофановское».

В работе дана эколого-экономическая оценка исследуемых почв.

2.2.3 Методика почвенно-экологической оценки

Методика почвенно-экологической оценки разработана в Почвенном институте РАСХН. Цена почвы определяется потенциальным плодородием, которое характеризуется путем расчета почвенно-экологического индекса.

Почвенно-экологическая оценка проводится на основании свойств почв и климатических показателей. В основу положен расчет почвенно-экологического индекса (ПЭи) по формуле предложенной Л.Л. Шишовым и другими [25]. Почвенно-экологический индекс как комплексный показатель свидетельствует о состоянии почв в данное время. Мы определяли его у изучаемых черноземов выщелоченных, расчеты приведены в приложении А.

Почвенно-экологическая оценка позволяет оценить состояние почв различных угодий. Технология выполнения работ по данной методике состоит в следующем:

- подготовка почвенно-агрохимических и агроклиматических данных;

- расчет почвенно-экологического индекса.

Почвенно-экологическая оценка проводится на основании свойств почв и климатических показателей. В основу положен расчет почвенно-экологического индекса (ПЭи) по формуле (1), предложенной Л.Л. Шишовым и другими (Д.Н. Дурманов, И.И. Карманов, 1991):

, (1)

где: ПЭи - почвенно-экологический индекс;

V - плотность (объемная масса) почвы в среднем для метрового слоя, г/см³;

2 - максимально возможная плотность г/см³;

П - «полезный» объем почвы в метровом слое;

Дс - дополнительно учитываемые свойства почвы: содержание гумуса, рН, степень эродированности и другие;

t>10 - среднегодовая сумма активных температур;

Р - поправка к коэффициенту увлажнения;

КК - коэффициент континентальности;

А - итоговый агрохимический показатель содержания элементов питания.

Расчет почвенно-экологических показателей

Множитель 12,5 является постоянным для всех типов почв.

Величина 2-V рассчитывается на основании объемной массы метрового слоя почвы с учетом поправки на коэффициент увлажнения (КУ-Р).

Коэффициент П позволяет учитывать полезный объем почвы различного гранулометрического состава.

Среди дополнительных свойств почв (Дс) важнейшим является содержание гумуса.

Коэффициент на содержание гумуса (Кг) рассчитывается следующим образом. Фактическое содержание гумуса в конкретной почве сравнивается со средним содержанием по региону в почве того же типа. Отношение выражается в процентах, и по его величине находят Кг.

Определение климатических показателей

Коэффициент увлажнения КУ-П определяется по формуле (2):

КУ=, (2)

где Дк - дополнительный коэффициент; Дк=5,1 для лесостепной зоны,

Дк=4,9 для степной зоны.

Ос - среднегодовая сумма осадков, мм

?t>10 - среднегодовая сумма активных температур.

Рассчитанные по этой формуле величины КУ, превышающие 1,10, принимаются 1,10. Поправку к коэффициенту увлажнения берут в соответствии с таблицей.

Коэффициент континентальности КК рассчитывается по формуле (3):

(3)

где t max - среднемесячная температура самого теплого месяца;

t min - среднемесячная температура самого холодного месяца;

? - широта местности.

Агрохимические показатели характеризуют, прежде всего, содержание элементов питания - подвижного фосфора и обменного калия. Коэффициенты взяты из литературных источников [19].

3. Экспериментальная часть

3.1 Агрохимическая характеристика почв СПК «Митрофановское»

В таблицах 1 и 2 видно, что содержание подвижных форм фосфора и калия группируются по шести классам, а степень кислотности - по семи.

Таблица 1 - Группировка почв СПК «Митрофановское» по обеспеченности подвижными формами питательных веществ в зависимости от требований возделываемых культур

Группы	Р2О5 мг на 100 г. почвы	К2O в мг на 100г почвы	Степень обеспеченности почвы питательными веществами
			зерновые	пропашные	овощные
1.	< 2,0	< 2,0	Оч. низкая	Оч. низкая	Оч. низкая
2.	2,1-5,0	2,1-4,0	Низкая	Оч. низкая	Оч. низкая
3.	5,1-10,0	4,1-8,0	Средняя	Низкая	Оч.низкая
4.	10,1-15,0	8,1-12,0	Повышенная	Средняя	Низкая
5.	15,1-20,0	12,1-18,0	Высокая	Высокая	Средняя
6.	> 20,0	> 18,0	Оч. высокая	Высокая	Высокая

Таблица 2 - Группировка почв СПК «Митрофановское» по степени кислотности и содержанию питательных веществ

Класс	Кислотность почв	Питательные вещества
	степень кислотности	рНсол	содержание подвижных форм питательных веществ	Р2О5 в мг на 100 г. почвы	К2О в мг на 100 г. почвы
1	Очень сильнокислая	< 4,0	Очень низкое	< 2,0	< 2,0
2	Сильнокислая	4,1-4,5	Низкое	2,1-5,0	2,1-4,0
3	Среднекислая	4,6-5,0	Среднее	5,1-10,0	4,1-8,0
4	Слабокислая	5,1-5,5	Повышенное	10,1-15,0	8,1-12,0
5	Бл. к нейтрал.	5,6-6,0	Высокое	15,1-20,0	12,1-18,0
6	Нейтральная	6,1-7,0	Оч. высокое	> 20,0	> 18,0
7	Щелочная	> 7,0	-	-	-

Такие группировки позволяют достаточно точно отразить имеющуюся пестроту в распределении питательных элементов в почвах хозяйства от истощенных до сильно обогащенных и выделить площади по группам обеспеченности. При работе с картограммами необходимо учитывать обеспеченность почв элементами питания.

3.1.1 Активная реакция среды почв

Агрохимическая характеристика черноземных почв СПК «Митрофановское» по степени кислотности представлена в таблице 3.

Таблица 3 - Агрохимическая характеристика черноземных почв СПК «Митрофановское» по степени кислотности

Угодье	Площадь общая	Степень кислотности
		среднекислая рН=4,6-5,0	слабокислая рН=5,1-5,5	близкая к нейтральной рН=5,6-6,0
	га	% от общей площади	га	% от общей площади	га	% от общей площади	га	% от общей площади
Пашня	530	100	50	9,4	410	77,4	70	13,2

Результаты определения степени кислотности показали, что 77,4% или 410 га от общей площади пахотных угодий хозяйства представлены почвами со слабокислой реакцией почвенного раствора. Среднекислую реакцию почвенного раствора имеют 9,4% (50 га) и близкую к нейтральной - 13,2% (70 га) от общей площади пахотных угодий.

Таким образом, активная реакция почвенной среды пахотных угодий СПК «Митрофановское» является весьма благоприятной для развития сельскохозяйственных культур.

По отношению к кислотности почвы и полевые культуры делятся на группы, представленные в таблице 4.

Таблица 4 - Группы полевых культур СПК «Митрофановское» по отношению к кислотности почв

№ п/п	Наименование культур	Отношение к кислотности почвенной среды
1	Свекла (сахарная, кормовая), клевер, люцерна, капуста белокочанная. Они чувствительны к кислотности.	6,2-7,0 (наиболее благоприятна нейтральная или слабощелочная реакция) Очень хорошо отзываются на известкование.
2	Пшеница, ячмень, кукуруза, горох, вика, костер.	5,1-6,0 (слабокислая и близкая к нейтральной реакции). Хорошо отзываются на известкование
3	Рожь, овес, тимофеевка, гречиха	4,6-5,0 (переносят умеренную кислотность). Положительно реагируют на высокие дозы извести.
4	Подсолнечник, картофель	Легко переносят умеренную кислотность и лишь на сильно- и среднекислых почвах требуют известкования
5	Люпин	Малочувствителен к повышенной кислотности

Для снижения кислотности почв проводится агрохимический прием - известкование. В качестве нейтрализатора используют известковые удобрения: мел молотый, жженая и гашеная известь, известковые туфы, мергель, доломитовая мука, металлургические шлаки, дефекат и др. В Челябинской области в основном применяются феррохромовые шлаки, которые могут содержать от 2 до 8% Сr₂О3. Указанное содержание хрома в этом материале представлено преимущественно в химически инертной форме. В почвах хром очень быстро переходит в поглощенное состояние и со временем теряет способность к обменным реакциям, водорастворимого хрома в почвах практически нет. Другие тяжелые металлы, содержащиеся в шлаке, не представляют опасности для почв, вод и с/х продукции, так как содержатся в материале в очень низких концентрациях. Средняя доза феррохромового шлака 4-9 т/га [13].

Дозы извести по отношению к кислотности почв:

- для очень сильнокислых почв до 12 т/га,

- для сильнокислых и среднекислых 9-12 т/га,

- для слабокислых 6 т/га.

Известкование проводят в любое время года. Главным условием качественного проведения работ является равномерность внесения запланированной дозы известкового материала и равномерное перемешивание его с почвой на всю глубину пахотного слоя. Известь следует вносить под вспашку, перед вспашкой известь рассеивают и заделывают культиватором. Рассев пылевидных известковых материалов лучше проводить в безветренную погоду [14].

Повышенная кислотность почвы отрицательно влияет на рост и развитие большинства культурных растений, мешает благоприятному ходу микробиологических процессов в почве.

3.1.2 Характеристика почв по содержанию подвижных форм фосфора

Фосфорные удобрения в своем прямом действии применяются только на 10-15%. Это связано со слабой способностью передвижения продуктов реакции удобрения в почве. Эффективность различных фосфорных удобрений в первые годы после их внесения в почву определяется их химическим составом. При длительном взаимодействии с почвой туков все легкорастворимые удобрения примерно одинаковым образом воздействуют на плодородие почвы. Результативность действия труднорастворимых фосфатов зависит от скорости растворения их в почве [3].

При внесении фосфорных удобрений в почве увеличивается запас фосфатов, повышается их подвижность, образуются соединения, лучше растворимые в почве, и т.д. Накопление в земле подвижных и доступных фосфатов приводит к зафосфачиванию почвы, при котором обеспечение растений фосфором происходит за счет последействия ранее внесенных фосфорных удобрений. Подобное последействие обнаруживается на всех типах почвы. Для того чтобы избежать слишком больших затрат при внесении фосфора, азота и калия, необходимо определить оптимальный уровень обеспеченности почвы этими веществами. Основным критерием оптимального фосфатного состояния почвы является содержание в ней подвижного фосфора, достаточное для получения наибольшего урожая культур. Например, оптимальным уровнем содержания фосфора в сероземных почвах считается 3-4 мг на 100 г. почвы [3].

Агрохимическая характеристика почв по содержанию подвижных форм фосфора представлена в таблице 5.

Таблица 5 - Агрохимическая характеристика черноземных почв СПК «Митрофановское» по содержанию подвижных форм фосфора

Угодье	Площадь общая	Содержание подвижного фосфора, мг/кг почвы
		низкое 2,1-5,0	среднее 5,1-10,0	повышенное 10,1-15,0	высокое 15,1-20,0
Площадь	га	% от общей площади	га	% от общей площади	га	% от общей площади	га	% от общей площади	га	% от общей площади
Пашня	530	100	67	12,7	351	66,2	85	16,0	27	5,1

По данным таблицы 6 видно, что почвы хозяйства имеют в основном среднее - 66,2% площади или 351 га, низкое - 12,7 или 67 га, повышенное - 16,0% или 85 га, площади содержание подвижного фосфора, доступного для растений.

При недостатке фосфорных удобрений следует учитывать способность бобовых культур использовать последействие фосфоросодержащих удобрений и почвенные фосфаты, в связи с чем норму фосфорных удобрений Фосфор играет важную роль в жизни растений. При недостатке фосфора приостанавливается рост культур. Оптимальное фосфорное питание способствует развитию корневой системы - она сильно ветвится и глубже проникает в почву.

Фосфор ускоряет созревание растений, способствует улучшению водного режима растений. Так же фосфор ослабляет вредное действие подвижных форм алюминия. На кислых почвах, которые отрицательно влияют на обмен веществ у растений, задерживается образование белков. Внешние симптомы фосфорного голодания растений проявляются в синевато-зеленой окраске листьев (свидетельство - задержки синтеза белка и накопления сахаров), нередко с пурпурным или бронзовым оттенком. Часто листья мельчают и развиваются более узкими, края их загибаются к верху. Фосфор способствует более быстрому росту в первые периоды жизни растения, поэтому рядковое припосевное внесение гранулированного суперфосфата (15-20 кг/га) в небольших дозах обеспечивает значительные прибавки урожайности самых разнообразных культур. Хорошее фосфорное питание способствует лучшей перезимовке озимых культур. Это объясняется тем, что под влиянием фосфора в узлах кущения растений с осени накапливается больше сахаров. Наибольшее количество фосфора зерновые потребляют в фазах трубкования и колошения. В зрелом злаковом растении больше фосфора сосредоточено в зерне, а меньше - в соломе [1, 3].

Хорошее фосфорное питание не только повышает урожай сельскохозяйственных культур, но и его качество. У хлебов зерно становится более богатым крахмалом, белками. Увеличивается прочность соломины и устойчивость к полеганию хлебов, усиливается холодостойкость и засухоустойчивость растений.

Следует помнить, что гречиха, рожь, люпин, горох, многолетние травы, ячмень и другие культуры хорошо усваивают фосфор из труднодоступных фосфатов [13].

Вносить фосфорные удобрения следует в количествах, в 4-5 раз превышающих вынос Р₂О₅ урожаем, при этом учитывают запас усвояемых фосфатов почвы [13].

Примерные нормы фосфорных удобрений для черноземных почв представлены в таблице 6.

Таблица 6 - Примерные нормы фосфорных удобрений в СПК «Митрофановское»

В килограммах на гектар (действующего вещества) Р₂О₅

Обеспеченность подвижным фосфором	Зерновые	Пропашные	Овощные
	основное	рядковое	основное	рядковое	основное	рядковое
Низкая	40	20-30	60	20-30	90	20-30
Средняя	20	10-20	40	15-20	60	15-20
Высокая	-	-	-	-	40	10-15

Фосфоритование - важнейший агрохимический прием улучшения плодородия кислых, бедных по содержанию фосфора, почв. На этих почвах без внесения фосфорных удобрений нельзя получить высокий и устойчивый урожай. Фосфоритная мука - нерастворимое в воде удобрение. Для проявления удобрительного действия она требует определенных условий, например: повышенной кислотности, наличия микрофлоры, нитрификации и т.д. Это обуславливает более длительное действие фосфоритов на почву и растение. Фосфоритование эффективно под культуры, корневая система которых легко усваивает фосфор из труднодоступных соединений. Наиболее высокая окупаемость фосфоритной муки отмечается при внесении ее под озимые культуры. Затраты на фосфоритование окупаются в первые 1-3 года. Под озимые культуры в чистом или занятом пару фосфоритную муку необходимо вносить под вспашку. Эту работу надо провести за три недели до сева озимых культур. Если на одном и том же поле планируется провести фосфоритование и известкование, то фосфоритную муку нужно внести раньше известковых удобрений и заделывать оба мелиоранта послойно на разную глубину. Хорошо использовать фосфоритную муку для приготовления компостов. Фосфорит хорошо разлагает кислый торф, соотношение торф - фосмука 90:10. Для усиления деятельности микроорганизмов можно добавить 10% навоза. Чем длительнее их взаимодействие и тщательнее перемешивание друг с другом, тем более высокий эффект достигается от применения компоста. При компостировании навоза с мукой уменьшаются потери азота и повышается доступность фосфора фосфоритной муки. На одну тонну навоза берут 10-40 кг фосфоритной муки. При недостатке фосфорных удобрений следует учитывать способность бобовых культур использовать последействие фосфорсодержащих удобрений и почвенные фосфаты, в связи с чем норму фосфорных удобрений под бобовые при прямом внесении можно снижать. Следует помнить, что гречиха, рожь, люпин, горох, многолетние травы, ячмень и другие культуры хорошо усваивают фосфор из труднодоступных фосфатов. Вносить фосфорные удобрения следует в количествах, в 4-5 раз превышающих вынос P₂O5 урожаем, при этом учитывают запас усваиваемых фосфатов в почве [13].

3.1.3 Характеристика почв по содержанию обменного калия

Калийное удобрение является одним из самых необходимых элементов минерального питания растений. Калий не входит в состав органических соединений в растении, а находится в растительных клетках в ионной форме в виде растворимых солей клеточного сока и образует частично адсорбционные комплексы с коллоидами цитоплазмы. Больше всего калия находится в молодых жизнедеятельных частях растения. При его недостатке в питательной среде происходит отток его из более старых органов и тканей в молодые растущие, где он подвергается повторному использованию [3].

В растительном организме калий выполняет различные функции. Он оказывает положительное влияние на физическое состояние коллоидов цитоплазмы, повышает их оводненность, набухаемость и вязкость. Это имеет большое значение для нормального обмена веществ в клетках, а также для повышения устойчивости растений к засухе. При недостатке калия растения быстрее теряют тургор и вянут. Калий положительно влияет на интенсивность фотосинтеза, окислительных процессов и образование органических кислот в растении, он участвует в углеводном и азотном обмене. Если в растении недостаток калия, то тормозится синтез белка, в результате нарушается весь азотный обмен. Недостаток калия особенно заметен при питании растений аммонийным азотом. При его недостатке задерживается превращение простых углеводов в более сложные. Калий также повышает активность ферментов, которые участвуют в углеводном обмене, в частности сахаразы и амилазы. Под влиянием калия повышается морозоустойчивость растений, что связано с большим содержанием сахаров и увеличением осмотического давления в клетках [15].

Агрохимическая характеристика черноземных почв по содержанию обменного калия представлена в таблице 7.

Таблица 7 - Агрохимическая характеристика черноземных почв СПК «Митрофановский» по содержанию обменного калия

Угодье	Площадь общая	Содержание обменного калия, мг/100 г. почвы
		среднее 4,1-8,0	повышенное 8,1-12,0	высокое 12,1-18,0	очень высокое более 18,0
	га	% от общей площади	га	% от общей площади	га	% от общей площади	га	% от общей площади	га	% от общей площади
Пашня	530	100	20	3,8	77	14,5	281	53	152	28,7

В таблице 7 видно, что почвы, составляющие 53% площади пахотных угодий хозяйства имеют в основном высокое содержание обменного калия и очень высокое содержание обменного калия характерно для 28,7% или 152 га, а повышенное - для 14,5% или 77 га площади хозяйства.

Калий участвует в процессах синтеза и оттока углеводов в растениях, осуществляет водоудерживающую способность клеток и тканей, влияет на устойчивость растений к неблагоприятным условиям внешней среды и поражаемость сельскохозяйственных культур болезнями. Внешние признаки калийного голодания проявляются в побурении краев листовых пластинок. Края и кончики листьев приобретают «обожженный» вид, на пластинках появляются мелкие ржавые крапинки. У картофеля на листьях появляется бронзовый цвет. Особенно часто недостаток калия проявляется при возделывании более требовательных к этому элементу культур, в т.ч.: картофеля, корнеплодов, капусты, силосных культур и многолетних трав. Зерновые злаки менее чувствительные к недостатку калия, но и они при остром дефиците калия плохо кустятся, междоузлия стеблей укорачиваются, а листья, особенно нижние, увядают даже при достаточном для растений количестве влаги в почве.

Калий способствует накоплению растениями сахаров, что предохраняет озимые хлеба от вымерзания, повышает прочность соломины и устойчивость к поражению корневыми гнилями и ржавчиной. Содержание калия зависит от механического состава почв. Больше его содержится в глинистой фракции почвы. Поэтому тяжелые глинистые и суглинистые почвы богаче калием, чем песчаные и супесчаные. Основная роль в питании растений принадлежит обменному калию. Хорошая доступность обменного калия обусловлена способностью его при обмене с другими катионами легко переходить в раствор, из которых он усваивается растениями. Калий находится почти во всех органах и тканях растений, но чаще всего в неодинаковых количествах. В соломе злаков калия содержится гораздо больше, чем в семенах, в ботве картофеля больше, чем в клубнях. Особенно его много в молодых растениях, в которых энергично делятся клетки. Интенсивное поглощение калия свойственно молодым растениям. Это особенно характерно для зерновых культур: потребление калия ими обычно прекращается к периоду цветения, после чего он может быть даже частично выделяться через корни в почву. В первую очередь необходимо вносить калийные удобрения на участки с пониженным содержанием калия. Вторым источником поступления калия в почву является запашка соломы. Благодаря оптимальному содержанию калия в почве можно получать стабильные урожаи сельскохозяйственных культур.

Примерные нормы внесения калийных удобрений в СПК «Митрофановский» представлены в таблице 8.

Таблица 8 - Примерные нормы внесения калийных удобрений, в СПК «Митрофановский»

В килограммах на гектар (действующего вещества) К2О

Обеспеченность почвы обменным калием	Зерновые	Пропашные	Овощные
Низкая	60	80	100
Средняя	30	40	60
Высокая		30	40

3.1.4 Характеристика черноземных почв по содержанию нитратного азота

Азот является важнейшим элементом питания растений, имеющим общебиологическое значение. Он входит в состав всех простых и сложных белков, составляя 16-18% их массы.

Регулируя азотное питание растений, можно в значительной мере корректировать уровень урожая сельскохозяйственных культур, т. к. азот является ведущим фактором в повышении урожая. Однако одностороннее избыточное азотное питание, особенно во второй половине вегетации, задерживает созревание растений; они образуют вегетативную массу, но не успевают сформировать хороший урожай репродуктивных органов. При недостатке азота рост растений сильно ухудшается [3, 6].

Азотные удобрения в зависимости от формы соединения азота подразделяются в основном на следующие виды:

нитратные - натриевая и кальциевая селитры;

аммонийные - сульфат и хлорид аммония, карбонат и бикарбонат аммония;

аммонийно-нитратные - аммонийная селитра, сульфонитрат аммония;

аммиачные - безводный аммиак, аммиачная вода;

амидные - мочевина и цианамид кальция.

Кроме того, азотные удобрения могут быть представлены смешанными формами (аммиакаты). В отдельную группу выделяют медленнодействующие формы азотных удобрений (мочевиноформальдегидные и капсулированные). Однако их применение пока весьма ограниченно.

На поглощение растениями нитратного азота оказывает влияние и обеспеченность их сопутствующими элементами питания, важное значение имеет достаточная обеспеченность растений фосфором и молибденом. Недостаток молибдена задерживает восстановление нитратов до аммиака и способствует их накоплению в тканях растений [3].

Высокий уровень нитратного азота достигается системой черного пара, ранней зяблевой вспашкой, высоким уровнем обработки междурядий пропашных культур, большим процентом в структуре посевных площадей бобовых культур и другими факторами (таблица 9).

Таблица 9 - Шкала обеспеченности почв СПК «Митрофановский» нитратным азотом и потребности в азотных удобрениях [2]

Обеспеченность азотом	Содержание нитратного азота в слое, мг/кг	Потребность растений в азотных удобрениях, кг/га
Очень низкая	10	5	45-60
Низкая	10-15	5-10	30-45
Средняя	15-20	10-15	20-30
Высокая	20	15	-

По данным таблицы 10 видно, что большая часть почв, составляющая 60,8% или 322 га площади СПК «Митрофановский», имеет низкое содержание нитратного азота.

Таблица 10 - Агрохимическая характеристика черноземных почв СПК «Митрофановский» по содержанию нитратного азота

Угодье	Площадь общая	Содержание нитратного азота, мг/кг почвы
		очень низкое менее 5	низкое 5-10	среднее 10-15	повышенное 15-20
Пашня	га	% от общей площади	га	% от общей площади	га	% от общей площади	га	% от общей площади	га	% от общей площади
Пашня	530	100	97	18,3	322	60,8	76	14,3	35	6,6

Только 35 га или 6,6% площади приходится на почвы с повышенным содержанием нитратного азота, поэтому необходимо внесение азотных удобрений.

3.2 Рекомендации по применению удобрений под овощные культуры

Полевые и лабораторные исследования содержания элементов питания в зональных почвах СПК «Митрофановский» - черноземах выщелоченных позволили определить систему удобрений под овощные культуры. При этом учитывалось содержание основных элементов питания в почве и потребности в них важнейших культур.

3.2.1 Система удобрений капусты

Высокие урожаи можно получить и при внесении только минеральных удобрений, средние рекомендуемые дозы от 90 до 120 кг д.в. Капуста обладает наибольшей потребностью в азоте, поэтому даже на хорошо обеспеченных азотом почвах вносить азотные удобрения под эту культуру необходимо. Дозы азота по сравнению с фосфором и калием должны бать выше. Экономически эффективной является доза N₁₈₀P₆₀K₆₀.

Фосфорные удобрения также дают прибавки урожая. Но от внесения фосфорных удобрений свыше 180 кг/га действующего вещества прибавки снижаются.

Калийные удобрения существенных прибавок не дают. Но внесение калийных удобрений под капусту необходимо, так как вынос из почвы калия велик.

В качестве подкормки лучше использовать все виды удобрений NPK в дозах 20-30 кг/га действующего вещества. Вторую подкормку обычно проводят перед началом формирования кочанов, чаще всего азотно-калийными удобрениями в дозе 30-40 кг/га д.в.

3.2.2 Система удобрений огурцов

Огурцы очень чувствительны к пищевому режиму. Они не переносят кислых почв, оптимальная реакция почвенной среды рН составляет 6,5. Основным удобрением для огурцов является органическое удобрение навоз (в свежем виде или различного рода компосты). Вносят органические удобрения в больших дозах 50-60 т/га. Чем выше доза, тем больше урожай. Навоз лучше вносить весной под вспашку, перепашку или глубокую предпосевную обработку. Минеральные удобрения без навоза нужно вносить в небольших дозах (45-60 кг/га д.в.) и дробно: одну треть - под вспашку и две трети под культивацию. Лучше всего под огурцы вносить смесь органических и минеральных удобрений. При посеве огурцов можно использовать один гранулированный суперфосфат в небольших дозах (около 10 кг/га д.в.). Под огурцы желательно проводить подкормки органическими удобрениями: навозная жижа, птичий помет, коровяк. Навозную жижу разводят водой в 5 раз, птичий помет - в 15-20 раз, коровяк - в 8 раз.