Использование компьютерной технологии в агрохимических исследованиях на орошаемых землях

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 631.811: 681.3

ФГНУ ВНИИ «Радуга», Московская обл., пос. Радужный, Россия

Использование компьютерной технологии в агрохимических исследованиях на орошаемых землях

В.И. Булгаков, Н.А. Волокитина, Н.Б. Оленин

В ФГНУ ВНИИ «Радуга» разработана компьютерная программа, обеспечивающая оперативное получение достоверной информации по определению потребности сельскохозяйственных культур в минеральных удобрениях в орошаемых зерно-кормовых севооборотах на различных типах почв. удобрение орошение азотный профессиональный

Минеральные удобрения, выпускаемые промышленностью в достаточном количестве, в настоящее время являются практически основным средством сохранения и повышения плодородия земель сельскохозяйственного назначения.

Внесение удобрений в условиях орошения дает большие прибавки урожая, так как сочетание их с поливами способствует более экономному расходованию воды и поглощению питательных элементов растениями. В то же время расход удобрений на орошаемых землях значительно повышается в связи с ростом урожая.

Решающую роль при этом играют азотные удобрения. Эффективность фосфорных удобрений во всех зонах орошаемого земледелия ниже, чем азотных, и в значительной степени зависит от уровня содержания подвижных фосфатов в почве.

Калийные удобрения приводят к значительным прибавкам урожая только в районах давнего орошения. В новоорошаемых районах положительное действие калийных удобрений не отмечается, за исключением легких почв. Тем не менее, во избежание истощения почв калием, ученые рекомендуют его вносить, но небольшими дозами, в пределах 40-60 % от выноса его с планируемым урожаем, учитывая особенную потребность в нем калиелюбивых культур (картофеля, овощей, кормовых культур и др.) [1].

При разработке научно обоснованной системы удобрений в севообороте центральным вопросом является определение их оптимальных доз внесения.

В настоящее время в агрохимической службе действует отраслевой стандарт на применение минеральных удобрений (ОСТ 101 36-96), предусматривающий расчет доз питательных элементов (N, P, K):

по нормативам затрат удобрений (N, P₂O₅, K₂O) на планируемый урожай;

по выносу питательных элементов планируемым урожаем.

Для определения потребности в удобрениях этими методами разработаны соответствующие нормативы по экономическим районам России и районированные в соответствии с конкретными почвенно-климатическими зонами.

Стандарт допускает также и другие методы расчета удобрений при наличии доступной информационной базы данных о почве и сельскохозяйственных культурах, например, балансовый.

Балансовые методы определения потребности норм удобрений составляют наиболее многочисленную группу среди описанных методов расчетов норм минеральных удобрений.

Отличие предлагаемого способа расчета норм минеральных удобрений балансовым методом заключается в использовании современного компьютерного языка Excel-97 для IBM PC и работе под управлением операционной системы Windows-98 [2].

В автоматизированном способе расчета норм минеральных удобрений была реализована модель балансового расчета норм минеральных удобрений Минеева В.Г. для основных почвенно-климатичских зон РФ [3]

Д_х = (100 • УВ - С • К_с)/ К_х ,

где Д_х - искомая норма N, P₂O₅ или K₂O, кг/га; У - планируемый урожай, ц/га; В - вынос питательного вещества из почвы, кг/га; К_с - коэффициент использования питательного вещества из почвы, %; К_х - коэффициент использования питательного вещества из минерального удобрения, %.

С = 1000 ПVh,

где С - содержание элементов питания в почве, кг/га; П - содержание в почве подвижной формы питательного вещества, мг/100 г почвы; V - объемный вес почвы, г/см³; h - глубина пахотного слоя почвы, см.

Помимо этой модели для черноземов лесостепной и степной зон Южного Урала и Западной Сибири при определении норм азотных удобрений при выращивании зерновых культур взята формула Кочергина А.Е. и Ефремова Ю.И. [4]

Д_а = [А - (N₁+N₂) • КП]/ С,

где Д_а - норма азота на планируемый урожай, кг/га; А - потребность растений в азоте на планируемый урожай с учетом побочной продукции, кг/га; N₁ - содержание N-NO₃ до посева в слое почвы 0…50 см, кг/га (определяют перед посевом в слое 0…50 см в мг/кг почвы, затем переводят в кг/га путем умножения содержания N-NO₃ на 6; объемная масса пахотного и подпахотного слоев принята равной 1,2 г/см³); N₂ - количество нитратного азота, образующегося в период вегетации растений, кг/га (для северной лесостепи принято 40…50 кг/га, южной - 50…60, степи - 60…70 кг/га); КП - коэффициент использования N из слоя почвы 0…50 см (0,8); С - коэффициент использования растениями азота минеральных удобрений (С = 0,5…0,6).

При вычислении норм азотных удобрений для овощных культур любой почвенно-климатической зоны запрограммирован показатель общего N в почве, который, по мнению ученых-овощеводов, является более стабильным, чем другие. Его легко рассчитать по количеству находящегося в почве гумуса (~ 5 %) [5].

Таким образом, определить нормы азотных удобрений автоматизированным балансовым методом можно, используя при необходимости любой из запрограммированных показателей содержания в почве азота: N - гидролизуемый для всех зон, N - нитратный для выщелоченных, обыкновенных и южных черноземов лесостепи и степи Юга Урала и Западной Сибири, N - общий - для овощных культур любой зоны.

Еще одной особенностью метода является установление норм фосфорных удобрений для выщелоченных черноземов указанных выше регионов с учетом специальных для почв этой зоны оценочных показателей обеспеченности подвижным фосфором /по Чирикову/: 30 мг/кг почвы - низкая обеспеченность, 30…50 мг/кг - средняя обеспеченность и более 50 мг/кг - высокая обеспеченность.

С обобщением всех агрохимических особенностей расчета норм минеральных удобрений для различных орошаемых зон Российской Федерации формируется база данных, которая вводится в программу для вычисления на ППЭВМ.

Основными источниками информации, необходимыми для вычислений, являются: почвенная характеристика (объемный вес, г/см³; мощность гумусового горизонта, м; содержание NPK в расчетном слое почв, мг/кг почвы для трех градаций обеспеченности: низкой, средней и оптимальной), планируемый урожай (проектный и выше) основных сельскохозяйственных культур орошаемых зерно-кормовых севооборотов (зерна яровой и озимой пшеницы, зеленой массы кукурузы, зеленой массы травосмеси) или других севооборотов (овощных) в ц/га, вынос сельскохозяйственными культурами питательных элементов с 1 т продукции, кг; коэффициенты усвоения растениями питательных элементов из почвы и удобрений для условий орошения, %; коэффициенты пересчета питательных элементов в условные туки (относительные единицы), содержание действующих веществ питательных элементов в одинарных удобрениях, %, и др.

После ввода исходных данных программный модуль выполняет следующие опе-рации: устанавливает вынос сельскохозяйственными культурами питательных элементов с планируемым урожаем в кг/га, определяет содержание питательных элементов в пахотном слое почв в кг/га при различной обеспеченности ими почв, устанавливает количество питательных веществ, имеющихся в почве, которое сельскохозяйственная культура способна усвоить, в кг/га при различной обеспеченности ими почв, рассчитывает требуемое количество минеральных удобрений, кг/га, по действующему веществу и делает дальнейшие необходимые вычисления для почв любых типов и для главных культур орошаемых севооборотов.

Результаты расчетов выводятся на печать в виде трех компьютерных аналитических таблиц, в которых представлены все операции по вычислению норм минеральных удобрений и база данных, необходимая для этого.

На основании полученного материала (см. таблицу) составляются рекомендации по нормам и дозам внесения минеральных удобрений в д.в питательных элементов (кг/га), в туках или в одинарных удобрениях (туках) в ц/га для севооборотных участков (от 4-х до 10-польных) или отдельных культур с обязательным соблюдением экологических требований на внесение в почву азота, фосфора и калия.

Например, исходя из данных таблицы, на выщелоченных орошаемых черноземах Челябинской области на низкообеспеченных почвах нельзя планировать урожайность яровой пшеницы > 30 ц/га из-за экологически опасной расчетной нормы азотных удобрений для выращивания урожая в 40-50 ц/га (ПДК N - 180 кг/га). На среднеобеспеченных питательными элементами выщелоченных черноземах не рекомендуется планировать урожай яровой пшеницы в 50 ц/га и выше из-за экологически недопустимой нормы N в 230…240 ц/га. Все остальные расчетные нормы минеральных удобрений безопасны для запланированной проектной урожайности с.-х. культур рассматриваемого 4-польного севооборота.

Определение потребности сельскохозяйственных культур в минеральных удобрениях.

Лесостепная зона Челябинской области (выщелоченный чернозем, 4-я зона химизации.

Расчетные нормы

Таким образом, метод расчета потребности удобрений на планируемый урожай с помощью ППЭВМ позволяет упорядочить применение удобрений. При этом в условиях орошения для предотвращения опасности интенсивной фильтрации и возможного выноса рекомендуемых для внесения элементов питания сельскохозяйственных культур за пределы корнеобитаемой зоны в грунтовые воды необходимо:

придерживаться поливных норм, не превышающих дефицита наименьшей влагоемкости (НВ) в расчетном слое почвы и, следовательно, не дающих стока в грунтовые воды;

применять дождевальную технику с характеристиками дождя (среднекубический диаметр капель не более 0,5…1,5 мм, средняя интенсивность дождя не более 0,2…0,6 мм (мин), обеспечивающими его полную впитываемость, и равномерностью полива не менее или равной К ? 0,75.

Таким требованиям отвечают районированные в России широкозахватные дождевальные машины типа «Кубань», «Фрегат», «Днепр» и др.

Предлагаемый расчет норм минеральных удобрений балансовым методом с использованием ППЭВМ может быть введен в один из блоков или подсистем в разрабатываемых информационно-советующих системах, включающих прогнозирование урожайности на орошаемых землях.

Данный способ расчета норм минеральных удобрений удобен для использования в НИИ, агрономической или мелиоративной службе.

Российским агентством по патентам и товарным знакам выдано Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ «Определение потребности сельскохозяйственных культур в минеральных удобрениях для орошаемых зерно-кормовых севооборотов («Pot_Min_1.xls») № 2004611473 от 15 июня 2004 г.

Библиографический список

Прокошев В.В. О необходимости применения минеральных удобрений. //Плодородие, 2002. № 1 (4).

Вейссконф Джейн. EXCEL. Базовый курс. Русифицированная версия. Киев: Век; М.: Энтрон; СПб.: Корона-принт, 2000.

Минеев В.Г. Агрохимия. М.: Наука, 1989.

Кушниренко Ю.Д. Шумских К.И. Интенсивные технологии возделывания яровой пшеницы в Челябинской области. Новосибирск, 1985.

Литвинов С.С. Проблемы экологизации овощеводства России. М.: Россельхозакадемия, 1998.

Размещено на Allbest.ru