Проблемы рационального использования удобрений и средств химической защиты растений в сельском хозяйстве России
| Вид материала | Диссертация |
- Рабочая программа По дисциплине Основы механизации и электрификации схп для специальностей:, 321.81kb.
- К Регламенту предоставления микрозаймов, 64.73kb.
- Вопросы к итоговому государственному экзамену для студентов специальности 080502., 42.78kb.
- Мнистерство сельского хозяйства и продовольствия республики беларусь у. О. «Гродненский, 779.57kb.
- Повышение эффективности использования трудовых ресурсов в сельском хозяйстве региона, 693.19kb.
- Их средств защиты растений разработана Гипронисельхозом Минсельхоза СССР с участием, 242.9kb.
- Аллельно аналогичным работам математического моделирования экономических процессов, 185.44kb.
- Рентное регулирование и рациональное использование земельных ресурсов в сельском хозяйстве, 118.95kb.
- Система удобрений и схема возделывания зерновых в хозяйстве ОАО «Победа» Рубцовского, 308.13kb.
- Года. Период времени, кажется, не очень большой. Амежду тем за это время произошли, 791.01kb.
Таким образом, применение микроэлементов является обязательным приёмом, который обеспечивает растения нужным элементом, способствует их оптимальному развитию, что позволяет получать высокие урожаи культур и иметь хорошие показатели окупаемости удобрений.
^ Известкование, гипсование и другие виды химической мелиорации
В системе мероприятий, способствующих рациональному использованию удобрений и средств защиты растений и получению высоких урожаев значительное место занимает известкование кислых почв. Важнейшая природоохранная функция известкования почв состоит в том, что при оптимизации реакции среды в почве улучшаются фосфатный и азотный режимы. Из произвесткованных почв на 20-40 % уменьшается вымывание калия с инфильтрационными водами. При этом на почвах, произвесткованных полными дозами, можно на 15-20 % снижать нормы азотных и фосфорных удобрений.
А таких земель в стране 43,2 млн. га, в Нечернозёмной зоне 30,6 млн. га или 77,5 % пашни. Из-за повышенной кислотности почв и низкой эффективности применения на них туков ежегодно не добирается, по данным ВНИИА имени Д.Н. Прянишникова, до 17-18 млн. т продукции в пересчёте на зерно.
Отрицательное действие повышенной кислотности почвы на растения связано с тем, что для выращивания большинства из них требуется слабо-кислая или нейтральная реакция среды. (Таблица 16).
^ Таблица 16
Оптимальная реакция почвенной среды для основных
сельскохозяйственных культур
-
^ Сельскохозяйственные
культуры
рН водной суспензии почвы
Пшеница
Рожь
Ячмень
Овес
Сахарная свекла
Свекла кормовая
Картофель
Гречиха
Горох
^Клевер
Люцерна
Сераделла
Люпин
Тимофеевка
Подсолнечник
Лён
6,3 – 8,0
5,0 – 7,0
6,0 – 7,8
5,0 – 8,0
6,0 – 7,5
5,5 – 8,5
4,9 – 5,6
6,0 – 7,0
5,4 – 6,5
6,0 – 7,5
6,8 – 8,3
5,4 – 6,5
4,0 – 6,0
4,9 – 5,5
6,6 – 7,3
5,6 – 6,8
Если в хозяйствах хотят обеспечить высокоэффективное и рациональное использование удобрений, то необходимо всегда иметь в виду, что, например, оптимальные условия произрастания всех бобовых культур, за исключением люпина, обеспечиваются при рН почвы от 5,5 до 7,5. Овёс, картофель и рожь могут успешно возделываться при более широком интервале рН, а пшеница и ячмень требуют слабокислой или нейтральной реакции почвенного раствора.
При подкислении почвы происходит снижение доступности содержащихся в ней фосфатов растениям, так как наблюдается разрушение многих вторичных глинистых минералов с высвобождением свободных ионов трёхвалентного железа и алюминия которые, реагируя с фосфат-ионами, образуют трудно растворимые фосфаты. Снижение доступности растениям фосфора при высокой концентрации и водородных ионов в почве может быть связано также с усилением сорбционной связи фосфат – анионов с почвенным поглощающим комплексом. (Петербургский А.В., 1959). Поскольку токсичность алюминия проявляется лишь на кислых почвах, то она часто сопровождается высоким содержанием Mn и Fe в растениях и снижением концентрации в них Ca и Mg.
При нейтрализации почвенной кислотности и снижении содержания в почве до минимума подвижного алюминия путём известкования наблюдается значительное улучшение фосфорного питания растений (Кирпичников, 1989).
По результатам многочисленных исследований, после известкования отдача минеральных удобрений при возделывании клевера повышается в 1,5 раза, озимой пшеницы и озимой ржи в 2 раза, ячменя в 1,8 раза. По данным ВНИИА имени Д.Н. Прянишникова ежегодный недобор продукции растениеводства составляет около 16 млн. т зерновых единиц (Державин Л.М.)
Чтобы решить эту проблему необходимо известковать около 9 млн. га, а для этого нужно до 90 – 100 млн. т известковых удобрений, против 34-36 млн. тонн, что получало наше сельское хозяйство в 1990 году. Сегодня поставляется селу только около 2,0 млн. тонн.
^ Качество минеральных удобрений и правильное соотношение
между N P K
Таблица 17
Плановые дозы минеральных удобрений под
культуры, возделываемые по индустриальной технологии
-
Культуры
Гарантированная доза,
кг/га д. в.
Соотношение
N:P:K
Сахарная свёкла
420
1: 1,2 : 1,1
Кукуруза на зерно
350
1: 1 : 0,9
Картофель
360
1: 1 : 1
Подсолнечник
100
1: 1,5 : 0
Томаты
319
1: 0,7 : 0,8
Лук
300
1: 1,3 : 2,3
Соя
220
1: 1,5 : 0
Клещевина
140
1: 1,5 : 0
Чечевица
120
1: 2,0 : 0
Например, в Краснодарском крае в 1990 году соотношение было 1:0,9:0,5, то в 2006-2007 годах оно равнялось 1:0,5:0,07 (рекомендованное 1:1,2:0,4 для чернозёмов обыкновенных и южных).
Важным условием повышения эффективности химизации является улучшение качества выпускаемых туков. Динамика среднего содержания питательных веществ в минеральных удобрениях выглядит следующим образом: 1965 г. – 26,4 %, 1970 г. – 29,4 %, 1975 г. – 35,8 %, 1980 г. – 38,0 %, 1985 г. – 42 %, 1990 г. – 45 %. В настоящее время выпускаются туки с содержанием питательных веществ 48 % и более. Повышение содержания питательных веществ в туках, улучшение физического состава и возможность производить тукосмешение без предварительной подготовки удобрений значительно повышает экономический эффект и снижает затраты труда при внесении их в почву. Опыт передовых хозяйств свидетельствует, что при грамотном использовании удобрений обеспечивается существенное повышение экономического плодородия почвы, растёт урожайность и валовой сбор сельскохозяйственных культур.
При правильном соотношении вносимых удобрений растениям легче получить необходимое количество каждого удобрения, что в итоге уменьшает вынос питательных веществ, позволяет при этом поднять урожайность. Например, растения ячменя сорта Московский-2 при оптимальном соотношении NPK составил: N – 30-35 кг; P – 10,6-11,3 кг; K – 24,4-26,2 кг. Растения ячменя сорта Прима при оптимальном соотношении NPK составил: N – 30-35 кг; P – 10,7-11,2 кг; K – 23,6-26,7 кг. (Каничев В.И., 1999).
^ Качество работ по внесению удобрений
Обеспеченность сельского хозяйства машинами для внесения минеральных удобрений составляла к началу 90-х годов прошлого века 60 %, а тукосмесительными установками лишь 9 %. Учитывая, что срок их службы составляет 6-8 лет, а их выпуск в стране был прекращён в 90-е годы, можно сказать, что техники для качественного внесения минеральных удобрений в хозяйствах России нет. Например, в ОПХ имени Мерецкова нет ни одной машины для внесения удобрений.
В значительной мере эффективность удобрений зависит от качества работ по внесению как органических, так и минеральных удобрений. Острый недостаток и низкое качество машин по внесению средств химизации приводят из-за неравномерности поверхностного внесения туков к снижению эффективности азотных удобрений на 45-50 %, фосфорных на 15-20 %, калийных и сложных – на 36-40 %. Неравномерность внесения минеральных удобрений машинами центробежного типа достигает в производственных условиях 60-80 % и превышает агротребования в 2-3 раза. Из-за недостатка и низкого качества технических средств для уборки и хранения урожая потери зерна достигают 30 %, а плодово-овощной продукции до 40-50 %.
В период 1965 по 1990 годы работа по оценке качества внесения удобрений осуществлялась в масштабе всей страны. Например, проведённая в 1985 году оценка качества работ по внесению средств химизации в 54 областях СССР, и в том числе в 24 областях России, показала, что удобрения были внесены лишь на 71 % площадей, которые считались удобренными. При этом наземной техникой удобрения с оценкой «плохо» внесены на площади 24,2 %, а авиацией – на 50 %. С оценкой «хорошо» и «отлично» наземными агрегатами удобрения внесены на площади 38 %, а авиацией – только на 18 %. Это означает, что неравномерное распыление или разбрасывание удобрений по полю часть растений оставляет без дополнительного питания, другая часть получает его в избытке, что ведёт к неравномерности созревания, разному качеству продукции, возникновению очагов болезни и т.д. Таким образом, исключается максимальная отдача средств и не достигается рационального использования ресурса, то есть удобрения.
Повышенные требования к качеству работ по внесению удобрений не могут быть реализованы без хороших сельскохозяйственных машин. К сожалению, в настоящее время подкормка растений азотными удобрениями ведётся старыми разбрасывателями, имеющими паспортную неравномерность распределения удобрений в пределах 30-35 %. Этот результат оценивается по шкале «плохо».
Выпускаемые опрыскиватели имеют неравномерность расхода жидкости между распылителями равную 20 %, а при уклоне местности – до 40 и даже 60 %.
Машин, отвечающих новым требованиям, для подкормки посевов и внутрипочвенного внесения в зерновом производстве лишь около 1,5 % (было в 1992 году 9,4 %). Современных опрыскивателей менее 1,0 %, а агрегатов для приготовления растворов гербицидов – 0,5 %.
Рациональное использование удобрений и других средств химизации требует своевременного внесения агрохимикатов в почву, а не разбрасывания их по поверхности. В 80-е годы из-за этого в водоёмы попадало до 20 % от общего количества использованных минеральных удобрений. Вынос может достигать для азота – 50 % и более, калия – 15 %, фосфора – 2-5 %.
При существующем положении с машинами данного назначения не могут быть выдержаны оптимальные сроки проведения операций, страдает качество работ. В итоге, резко снижается действенность удобрений и средств защиты растений, что отражается на уровне урожайности, качестве продукции и экономических показателях.
Учёными и производителями сельскохозяйственной техники разработаны транспортно-технологический комплекс для транспортирования и внесения жидких органических и минеральных удобрений, обеспечивающий повышение урожайности на 25-30 %, снижение расхода топлива на 18-20 %; перспективный типаж технических средств для фермерских хозяйств с более высокими показателями, чем у отечественных и зарубежных аналогов; комплекс машин нового поколения для производства льна-долгунца, соответствующий лучшим мировым аналогам и т.д.
Таблица 18
Динамика изменения кислотности почвы в Нечернозёмной зоне России
| Показатели | Пятилетки и годы | Нечернозём-ная зона | Центральный экономический район | Московская область |
| Внесено извести в среднем за год, т/га | 19711975 | 5,3 | 4,1 | 4,8 |
| 1976-1980 | 5,6 | 5,1 | 4,6 | |
| 1981-1985 | 6,1 | 5,8 | 5,9 | |
| 1986-1990 | 6,3 | 6,0 | 6,1 | |
| Наличие кислых почв (рН≤5,5), % | 1976 | 82 | 85 | 57 |
| 1981 | 79 | 71 | 57 | |
| 1986 | 73 | 72 | 59 | |
| 1991 | 59 | 57 | 36 | |
| | 2004 | 72 | 59 | 48 |
^ Устранение сорняков (борьба с сорняками). Потери продуктивности сельскохозяйственных культур при сильной и средней степени засорённости достигают 30-40 %. В современном земледелии России среднюю, сильную и очень сильную степень засоренности имеет 70-80 % площади посева. По расчётам профессора Державина Л.М. отчуждение NPK c засорённых полей составляет 1/3 от выноса этих питательных веществ культурными растениями. Кроме того, сорняки, затеняя и иссушая почву, снижают активность почвенных микроорганизмов, что приводит к замедлению процессов разложения органического вещества и уменьшению содержания доступных для растения питательных веществ в почве.
Только в 2007 году более 120 изученных препаратов получили государственную регистрацию. Всего сегодня Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешённых к применению в Российской Федерации включает 504 препарата.
Фосфоритование.
Сокращение объёмов применения минеральных и органических удобрений в 10 раз, а фосфорных в 23 раза в сравнении с 1990 годом ещё более тревожно, если учитывать ту роль, что принадлежит азоту и фосфору в формировании растений и их урожая.
Значение азота в жизни растений известно. Это центральный элемент белков, а белковые вещества – главная составляющая протоплазмы и ядра клетки. Азот входит в состав молекулы хлорофилла, и, следовательно, без него не может происходить процесс фотосинтеза. Поэтому внесение азотных удобрений в почву быстро отражается на росте урожайности.
Фосфор является жизненным спутником азота во всех процессах и играет в них не меньшую роль. Так же как азот, он содержится в репродуктивных органах растений, входит в состав нуклеопротеидов, которые являются белковыми солями нуклеиновых кислот. Ядро клетки и носители наследственности организма – хромосомы также построены из нуклепротеидов. Главная часть хромосом – фосфорсодержащая дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Составной частью хромосом является также другая фосфорорганическая рибонукленовая кислота (РНК). Обе эти кислоты играют ведущую роль в жизненных процессах растений и наследственности.
Также важное значение имеет аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Она определяет макроэргические связи и является исходным звеном, обеспечивающим энергетическую основу развития различных биохимических процессов, в том числе дыхания растений.
Таким образом, фосфор занимает исключительное место в механизме биохимических реакций. Нормальное фосфорное питание сельскохозяйственных культур обеспечивает стабильные урожаи и высокое качество продукции даже в неблагоприятные годы. У зерновых культур возрастает доля зерна в общем урожае, в овощах, плодах и корнеплодах фосфор увеличивает содержание сахаров, а в клубнях картофеля – содержание крахмала, у льна и конопли повышается качество волокна, увеличивается его длина, прочность, волокно становится более тонким и приобретает приятный блеск. Под влиянием фосфорных удобрений усиливаются рост и ветвление корней, растение лучше используют влагу и питательные вещества почвы, повышается зимостойкость растений, ускоряется их развитие и созревание.
Зная и учитывая роль азота и фосфора в жизни растений, необходимо обеспечить оптимальные соотношения азота и фосфора в удобрениях с учётом пищевого уровня почв, что обеспечит рациональное использование и высокую эффективность туков.
Улучшение фосфатного состояния кислых почв происходит преимущественно при внесении фосфорных удобрений, в том числе, фосфоритной муки. Из-за прекращения выпуска фосфоритной муки мероприятия по улучшению фосфатного состояния земель в Российской Федерации почти не проводятся, несмотря на то, что доля почв сельскохозяйственных угодий с недостаточной обеспеченностью доступным фосфором достигла 70 %. Это приводит к нарушению природного равновесия элементного состава в почвах, ухудшению энергетического баланса в агроэкосистемах, снижению продуктивности земледелия. Поэтому оптимизация фосфатного состояния почв с использованием фосфоритов различных месторождений является актуальной проблемой.
Одним из основных лимитирующих факторов получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур продолжает оставаться низкий уровень содержания подвижных форм фосфора в почвах. Как свидетельствуют данные агрохимических обследований около 70 % площадей пашни страны содержат в почве менее 100 мг/кг Р2О5, что явно недостаточно.
Повышение содержания подвижного фосфора в почвах с 63 до 198 мг/кг, по результатам 194 полевых опытов, проведённых проектно-изыскательскими станциями химизации в хозяйствах, способствовали повышению урожайности зерновых с 19,8 до 30,1 ц/га. Следовательно, во всех зонах России желательно (необходимо) довести фосфатный уровень в почвах до 200 мг/кг почвы.
Таблица 19
Продуктивность дерново-подзолистых почв различной степени
окультуренности и уровня обеспеченности почв подвижным
фосфором (1973-1983 гг.)
| Показатели | Количество полевых опытов | |||
| 40 | 76 | 42 | 36 | |
| Содержание гумуса, % | 1,6 | 1,9 | 2,3 | 2,6 |
| рН (КCl) | 4,7 | 5,2 | 5,7 | 6,3 |
| Содержание Р2О5, мг/кг почвы (по Кирсанову) | 63 | 110 | 154 | 198 |
| Средний урожай зерна при внесении удобрений (N60P60K60), ц/га | 19,8 | 23,3 | 26,6 | 30,1 |
^ Применение органических удобрений.
Значительным резервом роста урожайности и повышения или поддержания плодородия почв являются органические удобрения. Их применение позволяет увеличивать количество питательных веществ, которые участвуют в создании урожая. Основным органическим удобрением является навоз от разных видов домашних животных. Значение навоза заключается в том, что в его составе имеются все макро- и микроэлементы, в которых нуждаются растения, а органические вещества (солома, торф, опилки или другие подстилочные материалы) способствуют улучшению структуры почвы и развитию микрофлоры, повышают содержание гумуса, и т.д.
С ростом объёмов применения минеральных удобрений роль органических не только не падает, но даже возрастает. По этому поводу Д.Н. Прянишников писал: «Не правильно думать, будто с развитием химической промышленности и широким распространением минеральных удобрений значение навоза должно отходить на задний план: наоборот, с ростом применения минеральных удобрений будет возрастать и количество навоза…».
Под влиянием вносимого в почву органического вещества навоза улучшаются физико-химические и биологические свойства почвы, создаются оптимальные условия минерального питания растений, повышается биологическая ценность продукции. Установлено также положительное влияние органических удобрений на закрепление в малоподвижных и недоступных растениям формах радиоактивного стронция и ряда тяжёлых металлов, на очищение почвы, загрязнённой пестицидами.
При сочетании удобрений мобильное органическое вещество, усиливая деятельность почвенных микроорганизмов, способствует временному биологическому закреплению излишков минеральной пищи в микробной плазме, что приводит к уменьшению подвижности азота и потерь его от вымывания, нитрификации и денитрификации, а наряду с этим – к повышению подвижности и доступности растениям фосфора. Такое многостороннее воздействие на все стороны «жизни» микроценоза необходимо использовать всем хозяйствам, чтобы гарантировать высокую продуктивность земельных угодий, достаточную окупаемость вкладываемых в производство средств и труда.
По данным многих отечественных и зарубежных исследований «гумусовый эффект» то есть дополнительная прибавка урожая от органических удобрений, по сравнению с эквивалентным количеством питательных элементов минеральных удобрений, составляет 5-10 %. Особенно он возрастает в экстремальных условиях, например, в засушливые годы.
Помимо указанных органических удобрений могут также использоваться некоторые виды сапропеля, опилки, кора, лигнин и прочие органические отходы промышленности и коммунального хозяйства, не содержащие тяжёлых металлов и токсических веществ. Правильное сочетание навоза и минеральных туков создаёт условия для непрерывного улучшения биологического круговорота веществ в почве, обеспечивает рост её эффективного плодородия. Поэтому в странах Западной Европы высокие урожаи достигнуты именно в результате совместного применения минеральных удобрений и навоза. Например, в Англии, Дании, Германии на 1 га пашни всегда вносят 10-15 тонн навоза, а в Голландии даже в 2 раза больше.
Исследования учёных и опыт хозяйств свидетельствуют, что роль органических удобрений в повышении урожайности и качества продукции известна и разделяется всеми хозяйственниками. Однако широкому применению их препятствует ограниченность в технических средствах, слабое развитие животноводства и невысокая численность животных, отсутствие в хозяйстве системы работ по производству и применению органических удобрений, нарушения принципов земледелия и другие организационные причины. Поэтому при годовой потребности земледелия страны в объёме около 1 млрд. тонн (10 т/га пашни) в последние годы применяется лишь 5 % этого объёма.