Расчет гумусового баланса и предложения по воспроизводству плодородия почвы в проектируемом севообороте

Общая характеристика условий воспроизводства плодородия почвы в проектируемых севооборотах и расчет гумусового баланса начинается с обоснования простого и расширенного воспроизводства плодородия почвы. Определяется гумусовый баланс почвы в севообороте. Если при существующей структуре посевных площадей и системе удобрений он отрицательный, то намечаются дополнительные мероприятия по достижению бездефицитного и положительного балансов гумуса.

В курсовом проекте при расчете гумусового баланса в севообороте используется методика, предложенная кафедрой земледелия и методики опытного дела РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева.

Исходными положениями при прогнозировании гумусового баланса в севообороте являются научно обоснованные статьи расхода-прихода органически связанного углерода в пахотном слое почвы.

Расходной частью гумусового баланса является минерализация органического вещества почвы при данной технологии возделывания культуры и вынос его из корнеобитаемого слоя за счет вертикального и поверхностного стока.

Приходная часть гумусового баланса складывается из поступления органического вещества с корневыми и пожнивными остатками полевых культур и органическими удобрениями.

Для упрощения расчетов вполне допустимо пренебречь такими расходно-приходными статьями гумусового баланса пахотной почвы как: вынос его из корнеобитаемого слоя за счет вертикального и поверхностного стока, поступление его с семенами и посадочным материалом, связывания некоторого количества углекислого газа атмосферы сине-зелеными водорослями.

В некоторых почвенно-климатических зонах потери гумуса в результате эрозионных процессов могут быть весьма значительными и их учет в гумусовом балансе строго обязателен. Он осуществляется на основе специальных коэффициентов, предложенных опытными учреждениями для конкретных регионов.

В процессе минерализации гумуса образуются минеральные формы азота, которые используются растениями и микрофлорой почвы. При расчете исходят из количественной связи содержания азота с содержанием углерода (С:N в гумусовых веществах пахотной дерново-подзолистой почвы в среднем 10:1). 

Основные нормативные данные

1. Вынос азота на 1 т основной продукции (с учетом побочной продукции) кг: озимая пшеница - 32, озимая рожь - 31, озимая рожь на зеленый корм - 4,5, яровая пшеница - 32, ячмень - 26, овес - 30, горох - 49, рис – 21, лен-долгунец (волокно) - 80, конопля (волокно) - 84, вико-овсяная смесь (зеленая масса) - 5,0, клеверо-злаковые смеси (сено) -17, многолетние злаковые травы (сено) – 12, клевер (сено) -2 3,5, однолетние травы (сено)-14, кукуруза на силос - 2,9, кукуруза на зерно - 27, подсолнечник (семена) - 54, люпин (зерно) - 68, гречиха – 27, рапс озимый – 49, свекла кормовая – 4,9,  капуста поздняя – 4,0, капуста ранняя – 3,4, морковь – 3,2, свекла столовая – 4,5, лук репчатый – 3,0, чеснок – 6,5, томат – 3,4, перец сладкий – 4,0, огурец – 3,9, картофель - 6, кабачок – 2,5, турнепс – 4,8, редис – 4,8, петрушка листовая – 2,5, укроп – 3,0, сельдерей – 5,0, салат кочанный – 2,5, шпинат – 4,0, арбуз – 2,0, дыня – 5,0, плодовые культуры – 8,0, ягодные культуры – 7,0.

2.  Поправочные коэффициенты использования азота почвы для разных по гранулометрическому составу дерново-подзолистых почв следующие: для тяжелого суглинка –0,8; среднего суглинка-1,0; легкого суглинка – 1,2; супеси – 1,4; песка – 1,8;

3. Справочные коэффициенты выноса азота с урожаем разных полевых культур для многолетних трав – 1,0; зерновых и других однолетних культур сплошного сева – 1,2; пропашных – 1,6.

4. Содержание азота в растительных остатках –1,5%, в навозе – 0,5%.

5. Содержание углерода в растительных остатках культур- 45%, в навозе (сухом веществе 25%) – 50%.

6. Использование азота минеральных удобрений (при рекомендуемых дозах) равно 50%, навоза – 25%, растительных остатков – 50%.

7. Обеспеченность потребности клевера в азоте за счет азота атмосферы в вариантах без удобрений 80%, при внесении удобрений-70%; для зернобобовых – 40% и 20%, для вико-овсяной смеси – 20% и 10% соответственно от выноса с урожаем.

8. Уравнения линейной регрессии, которые позволяют быстро определять количество растительных остатков, поступающих в почву. 

Для озимой пшеницы уравнение регрессии имеет вид – У=0,41 Х + 19,88; для ячменя – У=0,54Х + 10,11; для овса – У=0,55 Х + 2,21; для кукурузы на силос и других силосных – У=0,1 Х – 6,27; для вико-овсяной смеси и других однолетних трав – У= 0,25 Х + 14,74; для клеверо-злаковых смесей – У=0,23 Х + 35,11; для льна (волокно) – У= 3,12 Х – 3,19; люпина на зеленую массу – У= 0,06 Х + 3,7; гречихи – У= 0,74 Х + 1,93; гороха – У= 1,66 Х + 2,37; сахарной свеклы – У= 0,021 Х + 1,007;  кормовых корнеплодов – У= 0,053 Х + 0,76; для овощных культур – У=0,07Х + 3,54; для саженцев – У=0,03Х + 2,21; для зеленных пропашных – У=0,15 + 9,52.

Здесь У - количество растительных остатков (сухое вещество), оставляемое культурой на поле (ц/га). Х - урожай культуры (основная продукция ц/га).

9. Коэффициенты гумификации: для растительных остатков зерновых культур, зернобобовых, многолетних и однолетних трав – 0,25, для зеленных и силосных культур –0,15, для картофеля и овощей – 0,08, навоза – 0,30, соломы на удобрение – 0,25.

10. На основании экспериментальных данных минерализация органического вещества почвы в чистом пару равна 1,7 т углерода на 1 га.

11. Соотношение азота и углерода в гумусе 1: 10.

Таблица 10

 Расчет гумусового баланса (по углероду) в новом севообороте

На основании расчета гумусового баланса в севообороте сделать выводы о воспроизводстве плодородия почвы и при условии отрицательного баланса представить конкретные предложения и мероприятия по достижению бездефицитного баланса органического вещества.