Программирование фертигации

При составлении программ фертигации отдельных куль­тур следует учитывать механический состав почвенного горизонта, объем­ный вес почвы, наименьшую влагоемкость (НВ) почвы, предшественники, отнесение почв к определенному уровню плодородия по степени обеспечен­ности их подвижными формами азота, фосфора, калия, вносимые под пред­шественники органические и минеральные удобрения.

Под термином наименьшей влагоемкости (НВ) подразумевается капил­лярно удерживаемая почвой после полива вода, определяемая в почве при максимальном капиллярном ее насыщении (100%).

В основу расчетного количества вносимых удобрений положены учет коли­чества питательных веществ, которые необходимо внести в конкретных условиях, в зависимости от величины планируемого урожая и уровня плодородия почвы.

Средний вынос элементов питания с урожаем, включая вынос вегета­тивной массы (листья, стебли текущего года и т. п.), приведен в табл. 12.4.

Следует учесть количество фосфорных и калийных удобрений, вноси­мых (действие и последействие) в предыдущем году.

При наличии информации о плодородии почвы, согласно стандартным методикам, необходимо, в зависимости от схемы размещения культур в ус-

ловиях фертигации, сделать перерасчет в пределах гектарной нормы на про­цент орошаемой площади (обычно 33—60 % площади поля, в зависимости от ширины междурядий и ширины зоны увлажнения при использовании ка­пельного полива).

Рассмотрим различные варианты расчетов фертигации с учетом ее осо­бенности. При планировании системы удобрений необходимо учитывать, с одной стороны, фактический уровень плодородия почвы перед началом ве­гетации, с другой стороны — количество удобрений для обеспечения плани­руемого уровня урожайности (табл. 12.4).

Существуют два способа расчета необходимого количества удобрения под урожай в пределах балансового метода расчета норм удобрений. Норму вне­сения рассчитывают на основе агрохимического анализа почвы участка и нормы вносимых удобрений, с учетом коэффициентов использования эле­ментов питания (табл. 13.4—13.8), уровня дефицита отдельных элементов. В первом случае рассчитывают норму удобрения для поддержания среднего уровня плодородия почвы. Почвенный поглощающий комплекс пополняет­ся элементами питания, а удобрения, вносимые под вынос с урожаем, ис­пользуются растениями при применении фертигации. Они усваиваются в первую очередь, а в почве сохраняется средний уровень плодородия для пос­ледующих культур. При пополнении почвенного поглощающего комплекса удобрениями, в том числе и за счет пожнивных остатков, средний уровень без его пополнения сохраняется в течение нескольких лет. Это соответствует требованиям национальной программы охраны плодородия почвы в соот­ветствии с законами Украины "Об охране земель" и "О государственном контроле за использованием и охраной земель". В свете этих законов под­держание среднего уровня плодородия почв в процессе их использования за счет пополнения запасов элементов питания является необходимым.

При втором способе расчета норм удобрений на основе фактических показа­телей уровней подвижных элементов питания в пахотном слое или с учетом слоя почвы с основной массой корней, например у плодовых, винограда, учитывают:

* содержание питательных веществ по стандартным методикам;

* реальные запасы элементов питания в прикорневой зоне (обычно око­
ло 25% общего количества);

* коэффициент использования действующего вещества и фактическое
количество элементов питания;

* вынос элементов питания с урожаем.

На этой основе рассчитывают недостающее количество элементов пита­ния в почве с учетом коэффициента использования и получают окончатель­ную норму внесения удобрений.

В первом случае расчета нормы удобрения достаточно в конце сезона сделать расчет фактического выноса элементов питания с урожаем и сра­внить с нормами внесения в течение вегетации для определения примерного расхода элементов питания за год, что следует принять во внимание для учета последействия примененных удобрений для расчетов следующего года, когда рассчитывают норму внесения удобрений под планируемый урожай.

Во втором случае необходимо иметь данные агрохимического анализа количества элементов питания в почве и рассчитать норму внесения удобре-

ний. Такую систему расчета необходимо проводить с учетом ежегодного аг­рохимического анализа почвы перед началом вегетации.

При отсутствии информации о запасах подвижных форм элементов пи­тания в почве можно использовать приведенную в данной работе информа­цию о необходимых количествах удобрений под определенный урожай, с учетом коэффициентов использования их растениями, коэффициентов кор­ректировки количества вносимых удобрений. С учетом уровня обеспечен­ности почв подвижными формами удобрений (на основе данных картогра­фирования плодородия сельскохозяйственных угодий или текущего анализа) проводят примерный расчет необходимых удобрений для получения урожая и их распределение в основное внесение и фертигацию.

Основным способом программирования питания растений является пол­ный агрохимический анализ, на основании которого следует правильно ор­ганизовать рациональное использование минеральных удобрений — эконом­ное их расходование с одновременным обеспечением оптимально высоких урожаев и высокого качества продукции.

Из агрохимических параметров необходимо знать насыпную плотность грунта в слое 0—30 см для овощных культур и слое 0—50 см и 51—100 см для винограда и плодовых (см. табл. 13.13), наименьшую влагоемкость грунта в этих слоях в натуральном выражении; содержание глинистых частиц (см. табл. 13.12), с количеством которых связана величина суммы поглощенных основа­ний, а также процентное содержание элементов Са, Na, К, Mg в сумме погло­щенных оснований. Так, на легких песчаных и супесчаных почвах сумма пог­лощенных оснований варьирует от 5 до 10 миллиграмм-эквивалентов (мг-экв.)/ 100 г почвы, на легко- и среднесуглинистых почвах — 10—25 мг-экв./100 г почвы, на глинистых почвах — 25—45 мг-экв./100 г. Чем выше сумма погло­щенных оснований, тем больше растворимых катионов адсорбировано погло­щающим комплексом почвы и лучше обеспеченность их этими катионами. Необходимо знать содержание физической глины в почве послойно, так как с этим показателем связана величина поглощающего комплекса (см. табл. 12.12,

Таблица 13.12

Величина поглощающего комплекса почвы тем больше, чем больший удельный вес глинистых частиц диаметром меньше 0,01 мм, что следует учи­тывать при расчете подвижных форм К, Mg, Ca, Na и их количество для различных по уровню плодородия почв.

Доступный азот почвы. Его запасы зависят от интенсивности минерали­зации органических веществ. Эти вещества в процессе аммонификации об­разуют аммиачную форму азота, которая в процессе дальнейшей микробио­логической деятельности превращается в нитраты и нитриты. Входящие в состав минеральных солей азотные формы NH₄, NO₂ и NO₃ доступны расте­ниям и характеризуют уровень обеспеченности почв азотом на дату проведе­ния анализа.

Почвы группируют по обеспечению их доступными формами азота с учетом процентного содержания гумуса, количеству гидролизуемого азота в мг на 100 г почвы. Для различных культур степень обеспеченности разная. Менее требовательные культуры — зерновые, кукуруза; более требователь­ные — томаты для переработки, хлопок; высокотребовательные — томаты, кочанный салат, дыни и т. п.

Так как анализы почвы могут проводиться лабораториями по различным методикам, приводим данные и их использование для отнесения к группам по степени обеспеченности (показатели мг на 100 г почвы) N, Р₂О₅, К₂О (табл. 12.14-12.22)

Таким образом, получив данные агрохимического анализа и зная метод определения, можно установить для определенной группы культур степень обеспеченности почвы анализируемым элементом.

Можно привести примерные количества гидролизуемого азота — N—N0₃, накапливающегося в почве в течение вегетационного периода, в зависимости от количества гумуса, процента глинистых частиц в почве, что необходимо учиты­вать при планировании норм внесения удобрений, в частности, азотных.

На легких почвах до 40% гидролизуемого азота усваивается растениями в течение вегетации, а остальное количество вымывается, особенно при обиль­ных осадках или крупнообъемной ирригации (ДДУ, Фрегат и т. п.). На суг­линистых и глинистых почвах усвояемость растениями такого азота достига­ет 50%. В целом коэффициент использования подвижного азота из гумуса варьирует от 30 до 70%. Это следует учитывать при планировании системы удобрений.

Фосфор. В почве он содержится в органических и минеральных соедине­ниях. Его количество зависит от механического состава почвы, количества глинистых частиц, количества гумуса. Минеральный фосфор почвы представ­лен минералами почвообразующих пород и солями фосфорной кислоты. Они являются водорастворимыми солями: фосфаты кальция и магния, фосфорно­кислый калий, натрий, аммоний и др., двузамещенный фосфат магния, каль-

ция, трехзамещенный фосфат кальция, железа, аммония. Для овощных куль­тур, интенсивных насаждений плодовых и винограда степень обеспеченности почв подвижными формами фосфора представлена в табл. 12.16 и 12.17.

На количество подвижных форм фосфора влияет кислотность почвы — при рН 7,5 и более, так как кальций осаждает фосфаты в малоподвижное состояние — фосфат кальция. На кислых почвах с рН < 6 фосфаты фиксиру­ются алюминием и железом. Большое количество водорастворимого фосфо­ра находится в моноаммоний-фосфате — NH₄H₂PO₄ и монокалийфосфате — КН₂РО₄, а также в комплексных водорастворимых удобрениях. Подбор соот­ветствующих форм фосфорных удобрений для фертигации и подкисления поливной воды — эффективный способ обеспечения растений фосфором.

Калий. В почве калий находится в трех формах:

* водорастворимой, легкодоступной;

* обменной — адсорбированной поглощающим комплексом, доступной
растениям;

* необменной, входящей в состав почвообразующих минералов — даль­
нейший резерв питания растений.

Растения используют первые две формы калия. Как видно из данных табл. 12.19, подвижный легкорастворимый калий находится в небольшом количестве. Для оценки уровня плодородия почвы по Чирикову необходимо учитывать количество обменного калия.

В связи с тем что по различным методикам, использующим разные раст­ворители для получения вытяжки из почвы, вынос элементов питания в вы­тяжку отличается количественно, за единицу расчета принято принимать: гидролизуемый азот — по Тюрину, подвижный фосфор — по Чирикову, под­вижный калий — по Чирикову. Полученную информацию по уровню эле­ментов питания умножают на коэффициент пересчета. Нормативы расчета на стандартный метод по Чирикову приняты следующие (см. табл. 12.20).

При проведении агрохимического анализа почвы необходимо определить послойно сумму поглощенных оснований и содержание в ней катионов (К, Са, Mg, Na). На основе такого анализа можно иметь более полную характеристику степени обеспеченности почв указанными катионами, в частности калием. Обыч­но величина суммы поглощенных оснований на светло-серых и серых оподзо-ленных почвах равна 5—25 мг-экв. На 100 г почвы содержание оснований составляет: темно-серых оподзоленных — 10—35мг-экв., оподзоленных чернозе­мах 15—40 мг-экв., черноземах легкосуглинистых 15—25 мг-экв., среднесугли-нистых — 20—30 мг-экв., тяжелосуглинистых — 35—55 мг-экв. Удельный вес катионов: кальций — 65—85%, магний — 10—15%, калий — 2—7%. 1 мг-экв. Са = 28 мг СаО, 1 мг-экв. Mg = 20 мг MgO, 1 мг-экв. К = 47 мг Kf>.

По величине суммы поглощенных оснований, выраженной в мг-экв. на 100 г почвы, степени их насыщенности катионами в адсорбированном, но в то же время и в обменном состоянии, их можно отнести к следующим груп­пам (табл. 13.21).

Расчет норм калия на основе анализа суммы поглощенных оснований (табл. 13.22) проводится следующим образом: от среднего уровня обеспечен­ности поглощающего комплекса калием, например при содержании глинис­тых и илистых частиц в нем в сумме 30%, который равняется 0,26 г/кг поч­вы, отнимается количество калия в данной почве, например 0,16 г/кг при том же количестве глинистых частиц в почве.

0,26 г/кг - 0,16 г/кг = 0,1/кг.

10 000 м² (в 1 га) х 0,25 м (глубина пахотного слоя) х 1,3 т/м³ (насыпная плотность почвы) = 3 250 т/га.

0,1 г/кг х 3 250 000 = 325 кг/га К₂О

(то есть недостает до оптимума 325 кг/га).

Если норма фактического внесения калия по расчету на действующее вещество превышает цифру оптимума обменного калия в почве, то разницу вычитают, а если она меньше, то прибавляют к расчетной норме необходи­мого калия.

На основе данных табл. 12—22 можно провести корректирующий расчет, при котором увеличивают или уменьшают ранее рассчитанную норму необ­ходимого количества N-P-K под определенный урожай. Однако учитывая, что почвы обычно испытывают недостаток вносимых органических и других удобрений, следует использовать поправочные коэффициенты к нормам удоб­рений.

При низкой и очень низкой степени обеспеченности почвы подвижным азотом применяют поправочный коэффициент 1,2—1,3, при среднем и уме­ренно повышенном — 1,0.

На песчаных и супесчаных почвах для пропашных, овощных, плодовых и винограда средние дозы калийных удобрений увеличивают на 40—50%. На остальных почвах при низком уровне обеспеченности почвы фосфором их дозы увеличивают в 1,25—1,5 раза, при среднем уровне — коэффициент 1,0. При повышенном количестве подвижного фосфора используют коэффици­ент 0,7—1,0 и только при высоком показателе — 0,4—0,5. На этих же почвах (песчаные, супесчаные) при низком содержании калия вводят коэффициен­ты пересчета средних норм внесения 1,3—1,5, при средних показателях ка­лия 1,0-1,1, при повышенных — 0,7.

Более точным является учет количества калия в поглощающем комплек­се почвы. В этом случае коэффициент пересчета по калию не применяют.

Таким образом, рассчитывая норму удобрений под урожай текущего го­да по выносу N-P-K на единицу планируемого урожая или используя наши рекомендации по среднему количеству N-P-K для получения высоких уро­жаев в условиях ирригации с фертигацией, используют приведенные выше коэффициенты, учитывающие плодородие почвы, и пересчитывают на не­обходимую норму N-P-K. Это балансовый метод расчета.

Следующим этапом расчета является планирование разделения норм удоб­рений для основного внесения и фертигации. Следует учитывать, что для основного внесения можно использовать любые удобрения, в том числе де­шевые малорастворимые удобрения отечественного производства. Для фер­тигации следует использовать только полностью растворимые удобрения.

Предлагаем рекомендации по использованию этих двух способов внесе­ния удобрений в почву. На легких по механическому составу почвах с низ­ким, средним и высоким уровнем содержания подвижных форм N-P-K сле­дует использовать только фертигацию. На среднесуглинистых почвах с низ­ким уровнем содержания подвижных форм N-P-K используют основное вне­сение удобрений и фертигацию, при среднем и высоком уровне обеспечен­ности почвы — только фертигацию. На тяжелых по механическому составу

почвах при низком и среднем уровнях подвижных форм N-P-K следует про­водить основное внесение удобрений и фертигацию, и только при повышен­ном содержании — фертигацию.

13.10.3 ПОЛИВНАЯ НОРМА

Оптимизация влажности почвы — это одновременно оп­тимизация поступления удобрений в растение при поддержании оптимальной концентрации солей в почвенном растворе. Питательные элементы могут не поступать в растения в условиях низкой влажности почвы, при которой резко возрастает концентрация почвенного раствора — его осматическое давление, превышающее осматическое давление клеточного сока в корнях, что препят­ствует поступлению в растения элементов питания. Поэтому, применяя оро­шение, необходимо точно рассчитывать поливную норму, поддерживающую оптимальные запасы воды, хороший газообмен в почве для нормального ды­хания корней, т. е. оптимизировать условия произрастания растений.

Для обеспечения растений водой существуют различные методы опреде­ления норм полива. Прежде всего необходимо знать, какое максимальное количество воды, адсорбированной и капиллярно удерживаемой почвой (при 100% НВ), может находиться в слое почвы, в котором произрастает расте­ние. Необходимо определить количество такой воды для овощных культур в слое 0—30 см, для плодовых и винограда — в слое 0—100 см. Определив влагоудерживающие свойства почвы в этих слоях, вначале определяют по­тенциальную величину НВ каждого конкретного типа почвы. На глинистых почвах примерно 75—80% объема пор заполняется водой (при 100% НВ), на тяжелых суглинистых почвах — 67—75%, среднесуглинистых 55—65%, лег­косуглинистых — 50—60%, супесчаных 40—50%, глинисто-песчаных — 35— 40%, песчаных — 25—35%. На солонцеватых почвах этот показатель обычно выше на 10—15%.

Однако, нас интересует прежде всего количество продуктивной, т. е. до­ступной растениям воды. Причем нижняя точка отсчета продуктивной воды будет выше границы увядания. Обычно принимают в расчет нижнюю грани­цу оптимального влагосодержания в слое почвы от 0 см до зоны основного расположения корней. На этой основе определяют количество воды, кото­рое подлежит учету для расчета поливной нормы под каждый определенный вид растений в конкретных условиях. Затем, имея точку отсчета влажности почвы от 100% НВ до 70—80% НВ, определяют, сколько воды удерживает рассчитываемый слой почвы в этих пределах для определения данного пока­зателя в л/м², м³/га (расчет на площадь увлажнения в пределах гектара).

При проведении анализа и расчета норм использования удобрений опре­деляют насыпную плотность грунта, желательно в слое 0—30 см для овощных культур, 0—50 см и 51—100 см для плодовых и винограда (см. табл. 13). В этом случае достаточно анализа образца почвы на глубине: для овощных культур — 11—20 см; для винограда и плодовых — в слое 21—30 см и 51—60 см.

Затем, при полной капиллярной наполненности такого грунта водой, определяют показатель 100% НВ (наименьшей влагоемкости) в единицах м³Да, мм/га, л/м², которые используются при определении поливной

нормы, с учетом фактической площади полива на 1 га. Методика опреде­ления НВ грунта — стандартная по определению капиллярной влагоем-кости почвы.

13.10.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАИМЕНЬШЕЙ ВЛАГОЕМКОСТИ ПОЧВЫ

В нескольких (4—5) типичных для данного поля местах, если это не было сделано заранее, в полосе орошения, ближе к капельницам (на рассто­янии 30—40 см от них), берут образцы почвы в слое 0,2—0,3 м и 0,5—0,6 м.) образцы с каждой глубины смешивают между собой и получают два средних образца с глубины 20—30 см и 0—60 см. Каждый средний образец объемом 1,5—2,0 л почвы просеивается после небольшой просушки от корней и дру­гих случайных включений.

Затем просеянную землю в вышеуказанных объемах помещают в сушиль­ный шкаф на 6—8 ч при температуре 100—105°С до полного высыхания. Необходимо приготовить цилиндр без дна с установленным объемом 1 л почвы (можно использовать бутылку ПЭТ из-под воды, аккуратно срезав дно и верхнюю горловину) и взвесить пустой сосуд. Дно сосуда обвязывают тканью (марлей в несколько слоев), ставят на ровную поверхность и напол­няют почвой объемом 1 л, слегка постукивая по стенкам, чтобы ликвидиро­вать пустоты, затем взвешивают и записывают вес почвы объемом 1 л.

В подготовленную емкость с водой опускают на 1—2 см ниже уровня дна сосуд с почвой для капиллярного объема воды. После появления на поверх­ности почвы в сосуде капиллярно поднятой в ней воды сосуд осторожно вынимают из воды, чтобы не отпало закрытое тканью дно, затем дают стечь лишней воде. Взвешивают сосуд с почвой и определяют количество капил­лярной воды в граммах на 1 л почвы (1 мл воды = 1 г).

Уровень испарения воды из почвы — фактор, определяющий нормы и интервалы полива. Объем испарения зависит от двух факторов: испарение с поверхности почвы и испарение воды растением. Чем больше вегетативная масса, тем большая величина испарения воды, особенно при значительной сухости воздуха и высокой температуре воздуха. Относительная зависимость этих двух факторов дает большую испаряемость воды за вегетацию. Особен­но она возрастает в период нарастания массы плодов и их созревания (см. табл. 12.23). Поэтому при расчете поливной нормы вводят коэффициент ис­парения, учитывающий эти факторы.

Коэффициент испарения растениями (К_исп) — это соотношение между фактической транспирацией и потенциальным испарением с единицы вод­ной поверхности за единицу времени.

Суточное испарение Е определяется как испарение с открытой водной поверхности площадью 1 м² за сутки и выражается в мм, л/м² или м³Да. Суточное испарение Е_с растением определяется по формуле:

Е = Е х К

сут и исп

Например, 9 л/м²/сутки х 0,6 = 5,4 л/м²/сут. Это один из способов опре­деления суточной поливной нормы или величины испарения.

В окультуренной почве минеральная часть составляет примерно 45%, органическое вещество почвы — до 5%, вода — 20—30%, воздух — 20—30% объема почвы. От момента насыщения почвы влагой (ирригация, осадки) в довольно короткий период, часто в течение нескольких дней, в результате испарения и дренирования открывается много пор, часто до 50 % общего объема в зоне корней.

На разных почвах эти показатели различные. Чем выше насыпная плот­ность почвы, тем выше запас воды при НВ 100%, на тяжелых почвах ее всегда больше, чем на легких. Применение систем капельного полива опре­деляет на различных по механическому составу почвах распределение в них воды. На тяжелых почвах наблюдается более сильное горизонтальное рас­пределение воды, влажная "луковица" — форма распространения воды от одной капельницы — более широкая, соотношение ширины и глубины при­мерно равное, в то время как на легких почвах "луковица" имеет вертикаль-

ную форму, ширина ее меньше длины в 2—3 раза; на средних по механиче­скому составу почвах "луковица" имеет промежуточную форму.

Оценку запасов продуктивной влаги в миллиметрах проводят с учетом определенной глубины слоя почвы (см. табл. 12.24).