CC BY
54
уДК 631.82:631.58
к вопросу определения оптимальных доз минеральных удобрений для усовершенствования базы данных при проектировании и реализации системы удобрений в адаптивно-ландшафтном земледелии
О.Г. ЧуяН, доктор биологических наук, зав. лабораторией (e-mail: [email protected])
Всероссийский научно-исследовательский институт земледелия и защиты почв от эрозии, ул. Карла Маркса, 70б, Курск, 305021, Российская Федерация
Резюме. На основе анализа научной литературы, методов расчетов потребности и доз минеральных удобрений, результатов собственных исследований по экспериментальной и производственной оценке эффективности их применения разработан усовершенствованный алгоритм для расчета потребности сельскохозяйственных культур в элементах питания и доз удобрений. В основу оценки эффективности удобрений положены представления о лимитирующем характере влияния нерегулируемых факторов, определяющих динамику роста урожайности сельскохозяйственных культур под действием возрастающих доз минеральных удобрений. Выявлено, что их окупаемость на разных культурах и в разных условиях тесно связана с величинами удельного биологического выноса и величиной лимитируемого урожая, имеющего в каждом случае локальный характер. установлена схема взаимосвязи эффекта от полных доз удобрений с уровнями ресурсных урожаев. Предложен алгоритм определения потребности и расчета дифференцированных по условиям доз минеральных удобрений. Оптимизация соотношений элементов в полном удобрении осуществляется с учетом уровня обеспеченности ими почвы. Расчет доз удобрений проводят с учетом различных критериев оптимизации: в расчете на планируемую урожайность (прибавку), заданную агрономическую окупаемость удобрений, максимум чистого дохода от применения удобрений, на заданный уровень возврата элементов питания в зависимости от плодородия почвы. Предлагаемые подходы позволяют применять различные схемы планирования эффективных уровней урожайности и усовершенствовать информационную базу данных, необходимую для проектирования и реализации системы применения минеральных удобрений в адаптивно-ландшафтном земледелии в Центральном Черноземье. Ключевые слова: оптимальные дозы, минеральные удобрения, сельскохозяйственные культуры, уровни продуктивности, нормативы выноса, агрономическая окупаемость, базы данных, адаптивно-ландшафтное земледелие. Для цитирования: Чуян О.Г. К вопросу определения оптимальных доз минеральных удобрений для усовершенствования базы данных при проектировании и реализации системы удобрений в адаптивно-ландшафтном земледелии //Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29. № 12. С. 70-75.
Продуктивность сельскохозяйственных культур определяется почвенно-климатическими условиями и технологией возделывания. Особую роль в интенсификации технологий играют удобрения. Эффективность удобрений зависит от комплекса факторов, к которым относятся биологические особенности культур и сортов, климатические условия, уровень плодородия, соотношение и дозы элементов во вносимых удобрениях, сроки и способы их внесения, предшественники возделываемой культуры, средства защиты растений.
Существует много методов определения плановых доз удобрений, которые входят в две основные группы:
на основе прямого использования результатов полевых опытов и расчетные, учитывающие определенную группу факторов, определяющих эффективность удобрений [1-8].
Основные методы оценки потребности сельскохозяйственных культур в элементах минерального питания и расчетах доз удобрений обладают рядом взаимосвязанных недостатков. В них отсутствует тесная привязка к ресурсным уровням урожайности, в интервале которых необходимо планировать целесообразные уровни урожаев сельскохозяйственных культур. Потребность и дозы удобрений оцениваются раздельно по каждому элементу питания без учета их совокупного действия в зависимости от обеспеченности почвы. Применение метода на основе коэффициентов использования элементов из почвы и удобрений, имея нормативную основу, не учитывает фактические условия, а также их изменения в зависимости от обеспеченности почвы элементами питания и зависимость их от самих уровней доз. Планирование определенного уровня урожая на разных по плодородию участках, имея компенсационную форму управления, не обеспечивает равной (оптимальной) эффективности применяемых доз.
Все это является следствием фактически нелинейной формы зависимости урожая от действия возрастающих доз удобрений. Вместе с тем, основные показатели, используемые в расчетах: затраты удобрений на единицу урожая, коэффициенты использования элементов из удобрений и почв - подвержены значительной вариабельности. Только нормативы выноса элементов питания в расчете на 1 т основной продукции с учетом соответствующего количества побочной наименее вариабельны (10-15%), особенно для конкретных почвенно-климатических условий.
Это приводит к тому, что при использовании разных методов на основании только нормативных данных, полученных в одних и тех же опытах, получаются сходные по расчету результаты [9]. Необходимость обеспечения объективности показателей эффективности удобрений требует постоянного совершенствования справочно-нормативной базы их применения [10-12]. Основная проблема с применением производственных функций [13-15], отражающих нелинейный характер действия удобрений, состоит в том, что получаемые статистические решения корректны только в рамках исследуемой выборки данных для конкретных условий и при этом коэффициенты регрессий не имеют четкой биологической и агрохимической интерпретации. В современных условиях производства в адаптивно-ландшафтном земледелии необходима гибкая система расчетов доз удобрений, при этом стратегия их оптимальной дифференциации должна быть ориентирована не
на получение максимальной или заданной (равной) продуктивности культур при разных условиях, в пределах конкретного хозяйства, а на обеспечение целесообразной агрономической и экономической их эффективности при условии поддержания необходимого уровня плодородия почв.
Цель исследований - оценка общих закономерностей действия и разработка алгоритма расчета потребности и доз минеральных удобрений для совершенствования базы данных при проектировании системы удобрений в адаптивно-ландшафтном земледелии.
Условия, материалы и методы. Объектом исследования служат данные по эффективности использования минеральныхудобрений.Использован системный анализ результатов опытов с удобрениями, результатов производственной деятельности в хозяйствах ЦЧР с применением концептуального и математического моделирования. В качестве исходной информации по эффективности удобрений использованы выборки сопряженных данных «почва - агрохимические показатели - дозы удобрений - урожайность культур» на основе результатов полевых опытов, схема которых позволяет оценить действие возрастающих доз как отдельных элементов так и полного удобрения на фоне различных уровней обеспеченности почвы элементами питания. В качестве методически выверенных обобщений также использованы данные, приведенные в работах других исследователей [8, 10, 11]. Использованы данные по эффективности полных доз минеральных удобрений в хозяйствах Курской и Белгородской областей с учетом равных климатических условий на почвах с разной обеспеченностью элементами питания. Для оценки параметров и коэффициентов взаимосвязей в системе «почва - удобрение - растение» служат статистические методы на основе корреляционно-регрессионного анализа с использованием программных средств MS Excel, Statistika.
Методологической основой для выявления зависимости урожая сельскохозяйственных культур от возрастающих доз минеральных удобрений может быть принятие следующего положения. Урожай культур, а также эффект от удобрений обладают относительной предельностью, что следует из законов незаменимости и равнозначности факторов жизни растений, лимитирующих факторов, закона комплексного действия и оптимального соотношения факторов жизни растений. Оптимизация фактора минерального питания, повышение доз удобрений при неизменной агротехнике обеспечивает положительную динамику урожая (прибавку) только до определенного предела, обусловленного климатическими и почвенными условиями.
результаты и обсуждение. Как известно, первую углубленную попытку
математического выражения действия факторов роста на урожай культур предпринял Митчерлих [16, 17], согласно которой урожай растений (У) повышается с введением увеличивающихся количеств какого-либо фактора роста (X) пропорционально величине урожая недостающего до максимального (Утах):
dY/dX = (Утах - У)к, (1)
что после интегрирования принимает выражение:
Y = Ymax (1 - ^h
(2)
где к - константа, характеризующая действие фактора.
Основные недостатки, связанные с отсутствием универсальных констант при анализе отдельных видов удобрений, а также асимтотический характер кривых урожаев при высоких дозах, привели к появлению второго и третьего приближения, содержащих «константы подавления», призванные отразить наличие экстремума.
При прочих равных условиях урожай культур является производным от совокупности потребленных из почвы и удобрений элементов питания. В самом общем виде эффект от удобрений (прибавка/доза) зависит от двух условий: количества усвоенных элементов питания из удобрений (вынос прибавкой/доза) и их метаболической эффективности (прибавка/вынос). По мере повышения обеспеченности почв элементами питания и возрастания доз удобрений снижаются как коэффициенты использования элементов питания, так и их метаболическая эффективность.
Таким образом, эффект от удобрений целесообразно соотносить с максимально возможной прибавкой (У - У ):
* тах 0''
У = У0 + (Утах - Уо) (1 - e'kD), О)
где У0 - урожай без внесения удобрений; D - доза удобрений.
Это выражение уже содержит взаимосвязь между уровнем плодородия почвы, а конкретно, обеспеченностью элементами питания, и эффективностью минеральных удобрений. По мере роста обеспеченности
w
I-
о «
то .о I-
о о
г
V W С
25
20
15
10
5
(N 30) y = -0,349x + 25,87 R2 = 0,997
(N 60) y = -0,184x + 13,92
0,995
0
(N 120) y = -0,099x + 7,48
0,991
10
20
30 40 50 60
Урожай без удобрений, ц/га
70
80
рис. 1. Окупаемость равных доз азотных удобрений на посевах озимой пшеницы в зависимости от уровня базовой урожайности, обусловленной разным содержанием почвенного азота (от низкого до высокого) при равной обеспеченности другими элементами: ■ - N30; д - N60; о ■ - N90; ♦ - N120.
рис. 2. Окупаемость равных доз полного удобрения на посевах сахарной свеклы в зависимости от уровня базовой урожайности, обусловленной различной обеспеченностью азотом, фосфором и калием (для условий Курской и Белгородской областей): ЫРК 340; ■ - ЫРК 380.
почвы тем или иным элементом питания при прочих равных условиях эффективность соответствующих видов минеральных удобрений снижается. В данном случае, ввиду общего характера зависимости, целесообразно «свертывание» информации и представление фактора минерального питания через сумму основных макроэлементов N + Р + К). Это обусловлено также и тем, что, согласно закону комплексного действия факторов, совокупный эффект от полного удобрения всегда отличается от суммарного действия каждого элемента в отдельности.
Следствием приведенной зависимости является то, что при прочих равных условиях (климатические условия, технология возделывания) агрономическая окупаемость равных доз как отдельных видов, так и пол-
рис. 3. Модел ьная зависимость урожаев от возрастающих доз удобрений по уравнению (8) в зависимости от сочетаний исходных уровней урожаев (У0 без удобрений) и предельных по условиям (Утж):---Утах1; — - - Утах2\--У(У0 1)\--У(У0 2).
ного удобрения зависит от уровня базовой урожайности возделываемых культур, обусловленной различной обеспеченностью почвы соответствующими видами элементов питания или их комплекса (рис. 1, 2).
Рассматривая характер зависимости прибавки урожая от возрастающих доз удобрений по выражению (3), можно заключить, что константа действия фактора соответствует доле прибавки от максимально возможной при минимальном уровне дозы удобрений (D = 1): ^ -/- = (1 - е-к) = к, (4)
где к < 0,01.
Учитывая, что при этом относительная эффективность удобрений стремится к максимуму (в пределе к 100% использования), минимальная прибавка урожая от минимальной дозы удобрений фактически
Таблица. Зависимость агрономической окупаемости (кг/кг, NPK) от возрастающих доз полного минерального удобрения для различных культур на черноземах типичных и выщелоченных ЦЧр (по уравнению 7)
Исходные условия Уравнения и показатели взаимосвязи Расчетный показатель
НЕ, кг NPK/ц кг д в / га У , ц/га тах'
почва > ц/га Ок = а-егк0 Я2 100/а 1/ к У0 + а/2,3 100к
Сахарная свекла
ЧВ 305 Ок = 64,5е-0,00160 0,99 1,55 625 488
ЧВ 261 Ок = 59,4е-0,0010 0,97 1,68 1000 520
ЧВ 265 Ок = 68,9е-0,0020 0,99 1,45 500 415
ЧТ 292 Ок = 72,7е-0,00250 0,98 1,37 400 420
Озимая пшеница
ЧТ 33,5 Ок = 13,4е-00050 0,99 7,43 200 45
ЧВ 36,3 Ок = 14,5е-000620 0,98 6,91 166 47
Ячмень
ЧТ 24,8 Ок = 22,34е-000550 0,99 4,48 180 42
ЧТ 28,3 Ок = 21,84е-0,00580 0,98 4,58 170 45
ЧТ 24,2 Ок = 15,83е-000410 0,99 6,32 244 41
ЧТ 27,1 Ок = 15,51е-0,00440 0,99 6,44 230 42
Озимая рожь
ЧВ 35,5 Ок = 8,43е-0,00320 0,99 11,9 312 47
ЧВ 38,6 Ок = 11,81е-00030 0,99 8,47 330 56
Картофель
ЧВ 168 Ок = 47,6е-000190 0,89 2,10 526 277
ЧТ 296 Ок = 67,6е-000260 0,99 1,48 384 410
ЧТ 262 Ок = 49,1е-000240 0,94 2,00 416 353
ЧТ, ЧВ - черноземы типичные и выщелоченные; У0 - величина урожая без удобрений; Ок - окупаемость возрастающих доз удобрений, кг/кг; к - константа зависимости по уравнению; D - дозы удобрений, кгд.в./га, НБ - расчетные значения биологического выноса, кг/ц; Dmax - доза соответствующая максимуму урожая, кг д.в./га; Утах - максимум урожая, ц/га; Я2 - квадрат коэффициента корреляции (коэффициентдетерминации)
стремится к величине, обратной удельному биологическому выносу (НБ): (У- Y0) = 1/НБ. Соответственно, константа действия удобрений перестает быть величиной постоянной и связана с уровнями ресурсного урожая:
к = 1/нб (Ушах - Уо) (5)
Y = ^ + - V (1
НБ (Ушах - У ))
(6)
Однако, в данном выражении, также как и в исходном, отсутствует четкое соответствие между максимумом урожая и дозой удобрений. Выполнение этого условия возможно, если выражать прибавку от удобрений в виде произведения дозы удобрений на их агрономическую окупаемость (Ок), где сама агрономическая окупаемость имеет экспоненциальную зависимость и от дозы удобрений, и от рассмотренных выше факторов.
У - У0 = D ■ ОКшах-ехр(-кЮ) (7)
Поскольку максимум агрономической окупаемости (Окшах) наступает при минимальной дозе удобрений, то предельному ее значению соответствует величина 100/НБ (кг/кг, если дозу удобрений выражать в кг д.в./га, а удельный биологический вынос НБ - в кг/ц). По мере роста дозы окупаемость удобрений нелинейно снижается и при определенной дозе (Dшax) прибавка достигает максимума, а затем снижается. Константа действия фактора в этом выражении соответствует 1/ Dшax. Задание констант действия удобрений в тех же аргументах, что и в зависимости (6), при условии соответствия хода кривых урожая от возрастающих доз удобрений в интервале (0-0,9) Ymax, возможно при использовании дополнительного коэффициента, при котором сама константа имеет выражение: 1 / 2,3НБ• (Ушах - У0). Таким образом, ход кривых урожаев от действия возрастающих доз удобрений (рис. 3) возможно представить следующим выражением:
У = Уо + (D/Н)ехр(^/2,3Нъ(УтхХ - У)) (8)
Предельному по расчету урожая соответствует доза удобрений, сопряженная с выносом элементов максимальной по условиям прибавки урожая, численно равная 2,ЗНб'(Ушах - Уо).
Анализ результатов полевых опытов с применением возрастающих доз полного минерального удобрения на различных культурах подтверждает адекватность данного подхода (см. табл.).
Окупаемость полных доз минеральных удобрений на разных культурах и в разных условиях тесно связана с величинами удельного биологического выноса и величиной лимитируемого урожая, достоверно отражаемого расчетной экстраполяцией достижимого в каждом конкретном случае максимума урожая.
Согласно расчетам, получаемые величины наиболее близки нормативным уровням биологического выноса по сумме элементов ^+Р+К) для условий Центрального Черноземья: для сахарной свеклы, озимой пшеницы, ячменя, озимой ржи и картофеля соответствуют 1,44; 7,1; 5,8; 9,0 и 2,12 кг NPK на центнер урожая. Установлено, что различия расчетных величин по отдельным культурам тесно связаны с сортовыми особенностями и условиями выращивания культур: предшественниками, применением средств защиты растений и погодными условиями вегетационного периода. Оценка потребности и расчет доз удобрений под сельскохозяйственные культуры сейчас ориентированы на использование величин хозяйственного выноса, однако фактические зависимости урожаев от уровня применяемых доз напрямую
связаны с биологическим выносом, включающим основную, побочную продукцию, пожнивно-корневые остатки, а также определенный отток метаболитов в процессе роста и развития. Появление других форм кривых зависимости урожаев от удобрений сопряжено с изменением структуры урожаев, удельного биологического выноса под влиянием сочетания почвенных, погодно-климатических и агротехнических факторов, характер действия которых пока не имеет четкой конкретизации. Тем не менее, зависимость (8), имеющая несколько идеализированную форму, может послужить основой для определения общей потребности и расчета доз удобрений под сельскохозяйственные культуры. Все параметры данного выражения имеют определенный физический смысл. В целом, это выражение означает, что поступающие в почву питательные вещества удобрений, дополняющие почвенные, реализуются в урожае культур в определенной мере, зависящей от того, как эта доза соотносится с максимально возможным в данных условиях выносом элементов прибавкой урожая. Максимуму прибавки при полном использовании элементов питания удобрений соответствует значение D/НБ, а коэффициент их эффективного использования, объединяющий как собственно совокупный коэффициент использования, так и продуктивную эффективность потребленных элементов питания характеризуется выражением: ехр(^/2,3НБ^тах -Y0)). Данная форма схематически отражает общие взаимосвязи между исходным плодородием почвы, урожаем и эффективностью удобрений (рис. 4).
Рис. 4. Модельная зависимость агрономической окупаемости (Ок) и первой производной функции «доза - урожай» (1УВ) от возрастающих доз удобрений в относительных единицах: —- - Ок/Октах; - - ■ -(ТУ^ДТУ^тах.
Так, согласно выражению (8), окупаемость полного удобрения характеризуется следующим выражением:
Ок = (100/НБ)ехр(^/2,3НБ1Ушах - Уо)) (9)
Согласно иерархии агроэкологических категорий урожая [18, 19] максимуму урожая (Ушах) наиболее близка величина действительно возможного по условиям питания урожая (ДВУ). Большинство схем расчетов, и балансовых, и небалансовых ориентировано на получение плановой (заданной) урожайности, согласованной, как правило, только с уровнем базовой урожайности, что приводит, зачастую, к планированию заведомо недостижимых величин или занижению возможного эффекта удобрений, что, в конечном итоге, отрица-
тельно сказывается на экономической эффективности самого приема.
Практическое использование данных положений при проектировании системы удобрений для усовершенствования базы данных предполагает схему расчетов по следующему алгоритму.
1. Оценка уровней ресурсного урожая для отдельных культур с учетом фактических условий производства:
а) уровень базовой урожайности культур без применения удобрений оценивается на основе фактических средних за ряд предшествующих лет данных или рассчитывается соответствующими методами с учетом почвенных и агрохимических свойств [20, 21];
б) расчет действительно возможной урожайности культур осуществляется методом экстраполяции, путем соотнесения фактической эффективности применяемых полных, сбалансированных доз удобрений к максимально возможной при известном значении удельного биологического выноса (по сумме элементов в расчете на единицу товарной продукции, кг/ц):
ДВУ(ц/га) = Yб + Dy 2,3Н^Шф/Н1;(У- Yб)), (10)
где Dф - фактически применяемая доза (кг д.в./га); Y- фактически получаемый урожай, ц/га; Yб- базовый урожай без применения удобрений, ц/га.
В качестве удельного биологического выноса используют его нормативные значения, их уточняют по химическому анализу растений или приближенно рассчитывают по данным фактической эффективности удобрений:
Нб = Dф/(ДВУ - Yб) 1п((ДВУ - Yб ) / (ДВУ - Y)), (11)
где значение ДВУ оценивается любым другим доступным способом.
2. Определение доз полного минерального удобрения (кг д.в./га) в расчете на определенный критерий эффективности удобрений. В общем виде расчет доз представляет собой интерполяционную форму, задающим элементом которой выступает выбранный критерий оптимизации:
а) определение доз в расчете на планируемую урожайность в интервале расчетных ресурсных урожаев от Y6 до 0,9 ДВУ может осуществляться согласно модифицированному уравнению (6) по следующей форме:
D = Нб (ДВУ - Yб)■ 1п((ДВУ - Yб)/(ДВУ - У)) (12)
б) определение доз в расчете на равную агрономическую окупаемость удобрений (Ок, кг/кг) может осуществляться согласно соответствующей зависимости (9) в интервале значений окупаемости от 36,8/Нб до 100/НБ:
определение доз в расчете на агрономическую окупаемость удобрений (Ок, кг/кг) может осуществляться согласно соответствующей зависимости (9):
D = 2,3Н^(ДВУ- Yб)■ln(W0/Нв■Ок) (13)
в) определение доз в расчете на максимум чистого дохода.
Обычно применяется подход Э. Хеди и Д. Диллона [22], где решение условия получения максимума чистого дохода сводится к нахождению точ ки на кривой роста урожая от действия удобрений, где прирост урожая от единицы действующего вещества удобрений d(Y)/d(D) численно равен отношению удельных затрат на применение удобрений (З0) к удельной стоимости продукции (Су). Данное положение соответствует условию равенства первой производной функции зависимости «доза ^ прибавка» соотношению З£/Ст Решение данного условия возможно на основе взаимосвязи
величин интервальной и точечной оценок эффективности удобрений:
Dмчд = 2,ЗНб (ДВУ- \б) ■
■ 1п(Ю0/(1,345НБ0 84^ (З[/Су)084 + 36,8)), (14) где DМЧД - доза минеральных удобрений, обеспечивающая максимум чистого дохода, кг д.в. NPK; З[) - величины удельных затрат на применение действующего вещества удобрений, руб./кг д.в. NPK:
З= 0,ЬЗа/(/о^/Р+/К), (15)
З0Г - затраты на применение 1 тонны удобрений в физическом весе с учетом их стоимости, хранения, транспортировки, внесения; % N, Р, К - содержание действующих веществ по элементам, %; Су- величины удельной стоимости урожая культур, руб./кг:
Су = Цу - ЗД0Р - Зб (16)
где Цу- цена реализации продукции, руб./кг; Зуб -
удельные затраты на уборку дополнительной продукции, руб./кг; Здор - удельные затраты на доработку продукции, руб./кг;
г) определение доз полного минерального удобрения, обеспечивающего заданный уровень возврата элементов питания в зависимости от плодородия почвы. Критерием в данном случае служит обеспечение заданного уровня возврата элементов питания при среднем или заданном уровне плодородия почв. При более низкой обеспеченности почв элементами питания степень компенсации возрастает, а при более высокой - снижается.
D = ОЗ^^Б/ДВУ) + КВ)2,7 НЪ(ДВУ - Уб )■ (17)
■ (Н/Н)142,
где УБН - значение базового урожая, соответствующее среднему или заданному уровню плодородия почвы, для которого обеспечивается задаваемый коэффициент возврата, ц/га; КВ - задаваемый коэффициент возврата (в долях единицы); НХ - норматив хозяйственного выноса элементов питания, кг д.в. /ц.
По различным культурам соотношения между хозяйственным и биологическим выносом значительно меняются. Так, для зерновых культур доля хозяйственного выноса от биологического составляет 0,64-0,75, для сахарной свеклы 0,7-0,8, а у многолетних трав и гречихи - 0,45-0,52.
3. Определение сбалансированных доз элементов питания под сельскохозяйственные культуры. Расчет доз элементов питания производится, исходя из общей расчетной суммарной дозы на основе определения их долевого участия:
0„ =
0Р =
0К =
Р Ны Кв„ Ккы
Нн Квы ■Ккм +НР Квр Ккр +НК ■Квк Ккк
й-Нр- Квр ■ ККр
Н* Кв, ■ Ккы + Нр ■ Квр ■ Ккр + Нк Квк Хкк
ОНкКвкКкк
Нм ■ Квы ■ Ккм + Нр ■ Квр ■ Ккр + Нк ■ Квк ■ Ккк
: (18)
(19)
: (20)
где Н(Ы Р - нормативы выноса элементов; Кв(Ы Р К) - нормативные значения коэффициента возврата элементов питания для отдельных сельскохозяйственных культур при среднем уровне обеспеченности ими почвы; Кк(М р - корректирующие коэффициенты: Кк = 2 -'(С/Сс,)0'7, (21)
где С - фактическое содержание элемента питания в почве, мг/кг; СС - среднее содержание элемента питания в почве, мг/кг.
Дальнейшая корректировка расчетных доз в зависимости от местоположения в рельефе, степени эродированности почвы, а также других почвенных свойств определяется степенью привязки исходных параметров и нормативов к фактическим условиям, а в рамках севооборота учитывается последействие удобрений предшественника и внесение органических удобрений.
С учетом нормативного обеспечения разрабатываемые схемы являются составной частью блока расчетных алгоритмов на этапе долгосрочного и ежегодного планирования системы удобрений.
выводы. Таким образом, на основе анализа основных методов, применяемых в агрохимической практике
и обобщения основных закономерностей действия минеральных удобрений, предложен алгоритм оценки общей потребности и расчета доз минеральных удобрений для совершенствования базы данных при проектировании и реализации системы удобрений в адаптивно-ландшафтном земледелии Центрального Черноземья. Условием корректной реализации данной схемы расчетов является четкая привязка к ресурсным уровням урожая. Использование интерполяционных приемов расчета исключает применение нестабильных коэффициентов и нормативов, что позволяет адаптировать разрабатываемые системы удобрений для фактических агроэкологических условий и уровня применяемых агротехнологий.
Литература.
1. Михайлов Н.Н., Книпер В.П. Определение потребности растений в удобрениях. М.: Колос, 1971. 256 с.
2. Шатилов И.С., Каюмов М.К. Программирование урожаев и расчет доз удобрений на запланированный урожай. М.: ВАСХКук Д.У. Системы удобрений для получения максимального урожая / пер. с англ. М.: Колос, 1975. 415 с.
4. Державин Л.М., Литвак Ш.И., Михайлов Н.Н. Методы расчета доз удобрений. М.: ВНИИТЭИСХ, 1978. 79 с.
5. Методическое руководство по проектированию применения удобрений в технологиях адаптивно-ландшафтного земледелия/ под ред. А.Л. Иванова и Л.М. Державина. М.: Минсельхоз РФ, РАСХН, 2008. 392 с.
6. Державин Л. М. Методология проектирования применения удобрений и других средств химизации в ресурсосберегающих агротехнологиях при модернизации земледелия//Агрохимия. 2013. № 8. С. 18-29.
7. Минакова О.А., Тамбовцева Л.В. Система удобрения сахарной свеклы в зоне неустойчивого увлажнения ЦЧР//Земледелие. 2013. № 4. С. 9-10.
8. Прогнозная оценка окупаемости минеральных удобрений прибавкой урожая картофеля в зависимости от агрохимических свойств почв / В.Г. Сычев, С.А. Шафран, В.А. Прошкин [и др.]. М.: ВНИИА, 2014. 80 с.
9. Литвак Ш.И. Системный подход к агрохимическим исследованиям. М.: Агропромиздат, 1990. 200 с.
10. Методика разработки нормативов окупаемости минеральных удобрений прибавкой урожая сельскохозяйственных культур/В.Г. Сычев, А.А. Завалин, С.А. Шафран, В.А. Прошкин, Т.М. Духанина, Л.С. Чернова, М.П. Листова, В.А. Романенков, Е.С. Козеичева М.: ВНИИА, 2009. 48 с.
11. Сычев В.Г, Шафран С.А. Агрохимические свойства почв и эффективность минеральных удобрений. М.: ВНИИА, 2013. 296 с.
12. Макров В.И. Особенности расчета нормативов выноса элементов питания зерновыми культурами // Вестник Алтайского государственного университета. 2014. № 5 (115). С. 9-13.
13. Перегудов В.Н. Планирование многофакторных полевых опытов с удобрениями и математическая обработка их результатов. М.: Колос, 1978. 181 с.
14. Перегудов В.Н., Лазер В.С. Оптимальные решения, основанные на производственных функциях эффективности удобрений // Труды ВИУА. 1977. Вып. 56. С. 137-166.
15. Иванова Т.И. Прогнозирование эффективности удобрений с использованием математических моделей. М.: Агропро-миздат, 1989. 235 с.
16. Митчерлих Э.А. Определение потребности почвы в удобрении/пер. с нем. М.: Изд-во иностр. литер., 1931. 103 с.
17. Митчерлих Э.А. Почвоведение/пер. с нем. М.: Изд-во иностр. литер., 1967. 416 с.
18. Руководство по программированию урожаев/сост. И.С. Шатилов, А.И. Столяров. М.: Россельхозиздат, 1986. 151 с.
19. Высокие урожаи по программе/Н.Ф. Бодаренко, Е.Е. Жуковский, А.С. Кащенко, А.Н. Небольсин, И.Б. Усков. Л.: Ле-низдат, 1986. 143 с.
20. Каюмов М.К. Программирование продуктивности полевых культур: справочник. М.: Росагропромиздат, 1989. 368 с.
21. Чуян О.Г. Усовершенствованная база данных для планирования урожайности сельскохозяйственных культур при про -ектировании системы удобрений (для Центрального Черноземья). Курск: ГНУ ВНИИЗиЗПЭ РАСХН, 2011. 53 с.
22. Хеди Э., Диллон Д. Производственные функции в сельском хозяйстве. М.: Прогресс, 1965. 599 с.
ON THE PROBLEM OF DETERMINATION OF THE OPTIMAL RATES OF MINERAL FERTILIZERS FOR DATA BASE IMPROVEMENT AT DESIGNING AND REALIZING OF THE FERTILIZER SYSTEM
IN ADAPTIVE LANDSCAPE AGRICuLTuRE
O.G. Chuyan
All-Russian Research Institute of Arable Farming and Soil Erosion Control, ul. Karla Marksa, 70b, Kursk, 305021, Russian Federation Summary. An improved algorithm for calculating crop requirements for nutrients and mineral fertilizer rates is developed. It is based on the analysis of scientific literature, calculation methods of the requirements and rates of mineral fertilizers, and also the results of the author's own studies on experimental and production evaluation of the efficiency of mineral fertilizer application. Notions of a limiting character of the influence of uncontrolled factors which determine the dynamics of crop yield growth under the influence of the increasing rates of mineral fertilizers are taken as a basis of evaluating fertilizer efficiency. It is found out that the recoupment of mineral fertilizers for different crops and under different conditions is closely connected with the values of specific biologic removal and the value of limited yield which is of a local character in each case. An outline of intercommunication of the effect of complete fertilizer rates with the levels of resource yields is determined. An algorithm of determining the requirements and calculating the rates of mineral fertilizers differentiated by the conditions is proposed. Optimization of nutrients correlation in a complete fertilizer is carried out considering the level of their supplies in the soil. Fertilizer rate calculation is carried out considering different optimization criteria: on a basis of estimated yield (yield gain), given agronomic fertilizer recoupment, maximum net profit of fertilizer application, and a given level of the return of nutrients depending on soil fertility. The proposed approaches allow applying different schemes of planning efficient yield levels and to improve information data base essential for designing and realizing the system of mineral fertilizer application in adaptive landscape agriculture of Central Chernozem Area.
Keywords: optimal rates, mineral fertilizers, crops, productivity levels, removal standards, agronomic recoupment, data bases, adaptive landscape agriculture.
Author Details: O.G. Chuyan, D. Sc. (Biol.), head of laboratory (e-mail: [email protected]).
For citation: Chuyan O.G. On the Problem of Determination of the Optimal Rates of Mineral Fertilizers for Data Base Improvement at Designing and Realizing of the Fertilizer System in Adaptive Landscape Agriculture. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2015. Vol. 29. No 12. Pp. 70-75 (in Russ.).
