Методические аспекты определения почвозащитной эффективности севооборотов дефляционноопасных районах Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 631.11:631.617

методические аспекты определения почвозащитной эффективности севооборотов в дефляционноопасных районах

Волошенкова Т. В., к.с.-х.н. - ФГБНУ ВНИИАЛМИ

В современных экономических условиях наблюдается переход от многопольных универсальных севооборотов к короткоротационным узкоспециализированным [1]. В связи с этим в структуре посевных площадей увеличивается доля чистых паров, как средства улучшения фитосанитарного состояния пашни, сохранения влаги и т.д. Но для «зернопроизводящего пояса» России, особенно засушливых регионов Северного Кавказа, Нижнего Поволжья, отличающихся активным ветровым режимом, это чревато усилением дефляционных процессов, повторением разрушительных пыльных бурь 1969-1972 гг. Поэтому при формировании севооборотов особое внимание должно уделяться определению и оптимизации эколого-эконо-мических показателей, характеризующих их защитные свойства.

В этой ситуации встает вопрос о методических подходах, необходимой информационно-справочной базе, математическом аппарате, о разработке компьютерных моделей для оперативного определения вышеупомянутых

параметров.

Под почвозащитной эффективностью севооборота понимается суммарный предотвращенный ущерб. Он должен быть оценен как с точки зрения экологии, так и с точки зрения экономики. Для этого необходимо определить потенциальные потери почвы при проявлении пыльных бурь, сопутствующее им снижение почвенного плодородия, а также экономические затраты на восстановление последнего до исходного уровня.

Из этого логично вытекают и возможные направления оптимизации эколого-экономи-ческих показателей эффективности севооборотов в дефляционноопасных районах:

1) формирование севооборотов, обеспечивающих минимальные потери почвы в период пыльных бурь,

2) снижение затрат на восстановление почвенного плодородия.

Структурная схема определения почвозащитной эффективности севооборотов представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Структурная схема определения почвозащитной эффективности севооборотов

В соответствии с ней при рассмотрении экологической составляющей необходимо установить, какое количество питательных веществ будет теряться вместе с выдуваемым мелкоземом. Для этого предварительно рассчитываются потенциальные годовые потери почвы за период пыльных бурь по каждой культуре (полю) севооборота, в среднем по севообороту за год и за период ротации, а также суммарный вынос мелкозема за все годы

ротации. Эти вопросы детально рассматриваются в других работах. Здесь же остановимся именно на питательных веществах.

Выявить потери абсолютно всех веществ не представляется возможным, поэтому целесообразно остановиться только на основных, определяющих почвенное плодородие. Необходимо установить, сколько за период пыльных бурь будет выдуто гумуса, азота, фосфора, калия.

Схематически этот процесс представлен на рисунке 2.

Потери с рабочего участка поля за год

Потери с поля (культуры) за год Средние потери с севооборота за год Средние потери с севооборота за ротацию Общий вынос с севооборота за ротацию

Рисунок 2 - Информационно-потоковая схема расчета потерь гумуса и питательных веществ

можно выразить формулой (6):

При определении потерь с конкретного рабочего участка, характеризующегося однотипными почвенными условиями, целесообразно опереться на методику, предложенную Ю. И. Васильевым [2].

В соответствии с ней количество гумуса, выдутого с рабочего участка поля (Ре? т/гатод) определяется по формуле:

Ри = Р-0/100, (1)

где Р. - потери почвы с ¿-того рабочего участка поля за период пыльных бурь (т/гатод); в. -содержание гумуса в соответствующей почве до выдувания (%).

Потери углерода (Рс., т/гатод) при этом составят .

Рс = 0,58*и. (2)

Потери азота (Р№, т/гатод), соответственно, будут равны .

Рм = V9,8. (3)

Потери фосфора (Рр., т/гатод) находятся из

соотношения

Ри = Р.Р/100, (4)

где Р. - валовое содержание фосфора в выдуваемой почве, (%).

Потери калия (Рк., т/гатод), аналогично, будут равны .

Ри = РЛ/100, (5)

где К. - валовое содержание калия в выдуваемой почве, (%).

Вышеприведенные формулы (1-5) применимы для расчета потерь с отдельного рабочего участка поля.

Далее необходимо определить средневзвешенные значения потерь гумуса и питательных веществ по каждому полю (культуре), в среднем по севообороту за год и за весь период ротации. Для этого предлагается нижеследующая математическая модель, которая в дальнейшем будет использована в компьютерных программах.

Поскольку расчет по всем элементам однотипен, то в общем виде средневзвешенные потери по полю (культуре) за год (Р^, т/гатод)

Р =

N4 _

где Рг

2 (Р0 * )

{=1

/8р 8Р

А = 2

[=1

г. потери, соответственно, гумуса, углерода, азота, фосфора, калия с ¿-того рабочего участка поля, т/гатод, ] - номер поля, 1 - номер рабочего участка поля, А - количество рабочих участков на поле, S. - площадь .-того рабочего участка, га, Spj - площадь ]-того поля, га.

Средневзвешенные потери по севообороту за год (РНг, т/гатод) находятся из соотношения (7):

Нг

2(рм * 8р )

в

8е = 2 8р

]=1

,где г

- год ротации севооборота, В - количество полей в севообороте, Sсг - площадь севооборота в соответствующий год, га.

Средние потери по севообороту за период ротации (РН (, т/гатод) рассчитываются по

формуле (8):" рм =ГЬъ

где V - 1'-1 >!

продолжительность севооборота, лет.

Тогда общий годовой вынос со всей площади севооборота в среднем за период ротации

(Рю, т/год) составит (9): Рь = РНго, . 8С

,

где Sc - площадь севооборота, га.

В экономическую составляющую почвозащитной эффективности севооборотов (см. рис. 1) входят затраты на восстановление почвенного плодородия до исходного уровня, что возможно за счет внесения удобрений - минеральных или органо-минеральных. Поэтому в структуру затрат включаются:

1) затраты на приобретение и транспортировку удобрений,

2) затраты на внесение удобрений на дефли-рованной территории.

Затраты на удобрения должны дифференцироваться в зависимости от того, каким образом будет восполняться утерянное плодородие - только за счет минеральных удобрений или комплексно, за счет внесения органических (если хозяйствующий субъект располагает таким ресурсом) и минеральных удобрений.

В первом варианте восполнения потерь первоначально определяется вынос N Р, К в пересчете на удобрения. Для этого можно использовать следующее выражение:

рш = Р^ЮО/К, (10) где Рш - потери, соответственно азота, фосфора, калия в пересчете на применяемое удобрение, (т/гатод), Р^ - потери азота, фосфора, калия (соответственно, Р№, РР., РК.) с выдуваемым мелкоземом, (т/гатод), К - содержание действующего вещества в выбранном удобрении, (%).

По методике Ю. И. Васильева [2] одним из вариантов компенсации потерь является внесение органических удобрений. При этом требуемое количество навоза определяется, исходя из того, что он должен перекрыть потери всех питательных веществ. Однако компенсируя элемент, выдувание которого максимально, есть риск внести избыточное количество других элементов. Это может привести к нарушению соотношения питательных веществ в почве, а также к дополнительным материальным и финансовым затратам.

С точки зрения оптимизации эколого-э-кономических показателей почвозащитной эффективности севооборотов более целесообразно восполнение потерь комплексно - органическими и минеральными удобрениями.

В этом случае сначала определяется количество навоза ^н, т/гатод), необходимое для компенсации потерь азота:

^ = р№/Ш, (11)

где Рш - потери азота, (т/гатод), N1 - содержание азота в 1 т навоза (т).

При этом в почву будет внесено фосфора (Рн, т/гатод) и калия (Кн, т/гатод): Рн = (12)

Кн = ^-К1, (13)

где Р1 и К1 - содержание, соответственно, фосфора и калия в 1 т навоза (т).

Для полного возмещения потерь этих элементов в почву дополнительно необходимо внести фосфора (Рд, т/гатод) и калия (Кд, т/ гатод):

Рд = РР. - Рн, (14) Кд = Рщ - Кн. (15)

В пересчете на минеральные удобрения дополнительно к навозу нужно внести фосфорных (Рдм, т/гатод) и калийных (Кдм, т/ гатод) удобрений:

Рдм = Рд400/К, (16) Кдм = Кд-100/К. (17) Затраты на приобретение удобрений складываются из их рыночной цены и затрат на доставку. Затраты на приобретение (Ъ, руб) определяются как

Ъ = С-п, (18)

где С - стоимость 1 т удобрения, п - количество тонн вносимого удобрения.

Затраты на доставку ориентировочно берутся в размере 20% [2] от стоимости удобрений или фактические расходы.

Чтобы определить потери гумуса и основных элементов питания в период пыльных бурь (см. уравнения 1-5), требуется знать их исходное содержание в почве до начала выдувания. Эти показатели можно снять с картограммы агрохимического обследования землепользования. Если обследование не проводилось или по каким-либо причинам эти данные отсутствуют, то возможно использовать усредненные показатели для соответствующего типа почв. Валовое содержание гумуса и питательных веществ в основных типах почв южных регионов по данным ряда авторов [3-5] представлено в таблице 1.

Таблица 1 - Агрохимические свойства пахотного горизонта основных типов почв

Почвы Мощность гумусового горизонта (см) Валовое содержание(%)

гумуса N РА

Оподзоленные черноземы 50-70 4,0-8,0 0,20-0,45 0,15-0,20 2,0-2,5

Выщелоченные черноземы 70-100 6,0-10,0 0,30-0,50 0,15-0,20 2,0-2,5

Мощные черноземы 80-100 и > 8,0-12,0 0,40-0,50 0,15-0,25 2,0-2,5

Обыкновенные черноземы 65-80 6,0-10,0 0,25-0,40 0,15-0,25 1,8-2,5

Южные черноземы 45-60 4,0-7,0 0,20-0,30 0,12-0,20 1,8-2,5

Приазовские черноземы До 150 4,5-6,0 0,20-0,30 0,15-0,25 2,0-2,5

Темно-каштановые 40-50 3,0-4,5 0,20-0,30 0,12-0,20 2,0-2,5

Каштановые 35-45 2,5-3,5 0,15-0,25 0,12-0,20 2,0-2,5

Светло-каштановые серо-бурые 10-25 1,6-3,0 0,10-0,20 0,15-0,19 1,8-2,25

Бурые пустынно-степные 15-25 1,0-2,0 0,09-0,15 0,10-0,15 1,0-2,5

Солонцы 10-40 1,0-3,5 0,07-0,20 0,10-0,20 1,2-2,5

Солончаки 10-60 1,0-5,0 0,07-0,25 0,12-0,20 1,5-3,0

Сероземы типичные 8-10 1,0-2,0 0,10-0,18 0,08-0,20 1,9-2,25

Точные данные по химическому составу навоза, при необходимости, можно получить в зональных агрохимических лабораториях или по литературным источникам [2, 5-8].

Анализ ценовой политики наиболее крупных фирм, специализирующихся на продаже удобрений, таких как ООО «ТД АГРОС» (Санкт-Петербург), «Агро-департамент» (Волгоград), «Группа компаний ТК-9» и др., показал, что стоимость минеральных удобрений колеблется в достаточно широких пределах в зависимости от региона, фирмы-поставщика и пункта отгрузки.

Кроме того, нужно отметить, что экономические проблемы, спад сельскохозяйственного производства привели к уменьшению площади обрабатываемой пашни и применения удобрений при выращивании с.-х. культур. Это, в свою очередь, вызвало резкое сокращение объема и ассортимента выпускаемых удобрений. По состоянию на октябрь 2013 г. промышленными партиями реализуются только основные виды удобрений: простые - аммиачная селитра, карбамид, суперфосфат, фосфоритная мука, хлористый калий, сульфат калия, калимаг, комплексные - азофоска, нитроаммо-

фоска, аммофос, диаммофоска. Отпускная цена на удобрения, предлагаемые ведущими фирмами, представлена в таблице 2 [9-11].

При расчете затрат на удобрения нужно учесть, что цены на них сильно меняются в зависимости от конъюктуры рынка. Поэтому стоимость удобрений нужно брать в соответствии с текущими прайс-листами ведущих компаний.

В общем объеме затрат на восполнение почвенного плодородия, помимо расходов на приобретение и доставку удобрений, должны быть учтены затраты на их внесение в почву. Для этого предварительно необходимо разработать «Технологические карты внесения органических и минеральных удобрений на дефлированных территориях» (ТК). Их можно сформировать на базе «Технологической карты возделывания и уборки озимой пшеницы» [12].

В ТК должны быть отражены основные виды работ, их объем, состав агрегатов, обслуживающий персонал, нормы выработки, затраты труда, техники, горючего на производство работ.

Наименование удобрений Содержание действующего вещества Упаковка Цена, руб. Фирма

Азотные : Карбамид марки Б N - 46% Мешок 50 кг 12065 ТК-9

Карбамид марки Б N - 46,2% МКР 10200 ТД АГРОС

Селитра аммиачная N -34% МКР 1000 кг 12954 ТК-9

Селитра аммиачная N -34% МКР 8970 ТД АГРОС

Фосфорные: Суперфосфат ^Р - 6:26 МКР 1000 кг 15650 ТД АГРОС

Фосфоритная мука Р - 19-20 МКР 1000 кг 6477 ТК-9

Калийные: Калий хлористый мелкий К2О - 60% МКР 800-900 кг 14986 ТК-9

Калий хлористый (гранулир.) К2О - 60% МКР 11600 ТД АГРОС

Калийно-магниевое удобрение К2О - 35-42% МКР 900-1000 кг 6731 ТК-9

Типа «Калимаг» К2О - 40% МКР 800 кг 8001 ТК-9

Сульфат калия (кристаллич.) мешки 40 кг 26100 ТД АГРОС

Сульфат калия (гранулир.) МКР 1000 кг 24200 ТД АГРОС

Сложные: NPK ^Р:К - 15:15:15 МКР 800 кг / мешок 50 кг 16269 ТК-9

Азофоска ^Р:К - 16:16:16 МКР 500 кг / мешок 50 кг 17234 ТК-9

Нитроаммофоска ^Р:К - 16:16:16 МКР 13750 ТД АГРОС

Нитроаммофоска ^Р:К - 13:19:19 МКР 13750 ТД АГРОС

Нитроаммофоска ^Р:К - 15:15:15 МКР 12500 ТД АГРОС

Аммофос ^Р - 12:52 МКР 1000 кг 25971 ТК-9

Аммофос ^Р - 12:52 МКР 1000 кг 18380 ТД АГРОС

Аммофос ^Р - 10:46 МКР 1000 кг 18100 ТД АГРОС

Диаммофоска ^Р:К - 10:26:26 МКР 1000 кг 16700 ТД АГРОС

Диаммофоска ^Р:К - 10:26:26 МКР 1000 кг 22479 ТК-9

Монокалийфосфат (Бельгия ) 25 кг 110,00 Агрифлекс

Калиевая селитра 50 кг 25,00 Агромастер

Нитрат калия (Чили) 25 кг 25 Агрифлекс

Таблица 2 - Рыночная цена основных минеральных удобрений

Таким образом, представленные в работе теоретические положения, математический аппарат, информационно-справочная база позволяют определить потенциальные потери гумуса и питательных веществ в период пыльных бурь с учетом дефлируемости конкретной почвы, вида сельскохозяйственной культуры, севооборота и времени его ротации, а также предотвращенный ущерб, вклю-

чающий затраты на восполнение плодородия выдутой почвы.

Это даст возможность еще на стадии проектирования севооборотов оперативно определить их почвозащитную эффективность и сформировать севообороты, позволяющие минимизировать потери почвы в период пыльных бурь и возможные затраты на восстановление почвенного плодородия.

Литература:

1. Беленков А. И. Севообороты и обработка почвы в степной и полупустынной зонах Нижнего Поволжья: Монография. - Москва. - 2010. - 279 с.

2. Васильев Ю. И. Метод оценки ущерба, наносимого почвам пыльными бурями / Бюллетень ВНИ-АЛМИ, вып. 3(46), 1985. - С. 7-14.

3. Почвоведение / Под ред. И. С. Кауричева. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Колос, 1975. - 496 с.

4. Дегтярева Е. Т., Жулидова А. Н. Почвы Волгоградской области. - Волгоград: Нижне-Волжское кн. изд-во, 1970. - 320 с.

5. Артюшин А. М., Державин Л. М. Краткий справочник по удобрениям. - М: Колос, 1971. - 288 с.

6. Агрохимия /Ягодин Б. А., Смирнов П. М., Петербургский А. В. и др. / Под ред. Б. А. Ягодина. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат. - 1989. -639 с.

7. Агрохимия / Под ред. П. М. Смирнова и А. В. Петербургского. - Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Ко-

лос, 1975. - 512 с.

8. Авдонин Н. С. Научные основы применения удобрений. - М.: Колос, 1972. - 320 с.

9. ООО «ТД АГРОС». Минеральные удобрения. Прайс-лист./ http:// www.td-agros.ru (дата обращения 01.10.2013).

10. «Агро-департамент». Минеральные удобрения. Прайс-лист (20.03.2013)/http:// www.agrodepartament.ru/prais-listy/obshchaia-informatciia/prais-listy (дата обращения 01.10.2013).

11. «Группа компаний ТК-9». Минеральные удобрения. Прайс-лист/ http://www. tk-9.ru/catalog/ mineral_ydob (дата обращения 01.10.2013).

12. Типовые технологические карты возделывания и уборки зерновых колосовых культур / Ред. коллегия: Н. А. Столбушкин, А. И. Жолобов, Е. Ф. Дворцов и др.- М.: Колос, 1984. - 304 с.