Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Азотные удобрения вносятся для выращивания кукурузы ( кукурузы ) на контурном , необработанном поле в Айове .

Питательные управления является наука и практика направлена на линии почвы , урожай , погода и гидрологические факторы с культурной, орошения и почвы и сохранения водных методов для достижения оптимального питательного эффективности использования, урожайность , качество урожая и экономическую отдачу , уменьшая при этом от - транспортировка питательных веществ ( удобрений ) на площадку, которые могут повлиять на окружающую среду . [1]Он включает в себя сопоставление конкретной почвы поля, климата и условий выращивания сельскохозяйственных культур с указанием нормы, источника, времени и места (широко известного как управление питательными веществами 4R ) внесения питательных веществ. [2]

Важные факторы, которые необходимо учитывать при управлении питательными веществами, включают (а) внесение питательных веществ с учетом достижимой оптимальной урожайности и, в некоторых случаях, качества урожая; (b) управление питательными веществами, внесение и выбор времени с использованием бюджета, основанного на всех источниках и поглотителях, действующих на участке; и (c) управление почвой, водой и урожаем для минимизации переноса питательных веществ за пределы участка в результате вымывания питательных веществ из корневой зоны, поверхностного стока и испарения (или других газообменов).

Возможны потенциальные взаимодействия из-за различий в путях и динамике питательных веществ. Например, методы, которые сокращают поверхностный перенос данного питательного вещества за пределы участка, могут увеличить потери других питательных веществ при вымывании. Эта сложная динамика ставит перед менеджерами по питательным веществам сложную задачу достижения наилучшего баланса для максимизации прибыли при внесении вклада в сохранение нашей биосферы .

План управления питательными веществами [ править ]

Разбрасыватель навоза

План управления питательными веществами сельскохозяйственных культур - это инструмент, который фермеры могут использовать для повышения эффективности всех источников питательных веществ, используемых культурой, при одновременном снижении производственных и экологических рисков , в конечном итоге увеличивая прибыль . Фермеры, а также агрономы все чаще используют цифровые инструменты, такие как SST или Agworld, для создания своего плана управления питательными веществами, чтобы они могли извлечь выгоду из информации, собранной за несколько лет. [3] Принято считать, что план управления питательными веществами сельскохозяйственных культур состоит из десяти основных компонентов. Каждый компонент имеет решающее значение для анализа каждого поля и повышения эффективности питательных веществ для выращиваемых культур. Эти компоненты включают: [4]

Карта поля
Карта, включая общие ориентиры (такие как ручьи, жилые дома, устья скважин и т. Д.), Количество акров и типы почв, является основой для остальной части плана.
Почвенный тест
Сколько каждого питательного вещества (NPK и других важных элементов, таких как pH и органическое вещество) находится в профиле почвы? Почвенный тест - ключевой компонент, необходимый для разработки рекомендаций по норме питательных веществ.
Последовательность посевов
Установил ли урожай, выращенный на поле в прошлом году (а во многих случаях два или более года назад), азот для использования в последующие годы? Увеличилось ли содержание органических веществ в долгосрочной нулевой обработке почвы? Показал ли тест на стебли в конце сезона дефицит питательных веществ ? Эти факторы также необходимо учесть в плане.
Ориентировочная доходность
Факторы, влияющие на урожайность, многочисленны и сложны. Почвы поля, дренаж , воздействие насекомых, сорняков и болезней сельскохозяйственных культур , севооборот и многие другие факторы отличают одно поле от другого. Вот почему использование исторической доходности важно при разработке оценок урожайности на следующий год. Точные оценки урожайности могут повысить эффективность использования питательных веществ.
Источники и формы
Источники и формы доступных питательных веществ могут варьироваться от фермы к ферме и даже от поля к полю. Например, в план управления питательными веществами необходимо будет включить анализ плодородия навоза , методы хранения и другие факторы. Тесты на содержание питательных веществ в навозе - это один из способов определения его фертильности. Установленный азот из бобовых культур прошлого года и остаточные эффекты навоза также влияют на рекомендации по норме. В этот план также следует учесть многие другие источники питательных веществ.
Чувствительные области
Что необычного в плане поля? Это орошается? Рядом с ручьем или озером? Особенно песчаный на одном участке? Крутой склон или низкая местность? Навоз, применяемый на одном участке в течение нескольких поколений из-за близости молочного коровника? Чрезвычайно продуктивно - или непродуктивно - в части поля? Существуют ли буферы, защищающие ручьи, дренажные канавы, устья скважин и другие точки сбора воды ? Как далеко соседи? Какое общее направление ветра? Здесь следует отметить эти и другие особые условия, которые необходимо учитывать.
Рекомендуемые ставки
Здесь встречаются наука, технологии и искусство. Учитывая все, что вы отметили, какова оптимальная норма содержания азота, фосфора, калия, извести и любых других питательных веществ? Хотя наука говорит нам, что потребность культуры в питательных веществах меняется в течение вегетационного периода, сочетание технологий и управленческих навыков фермера обеспечивает доступность питательных веществ на всех этапах роста. Для кукурузы с нулевой обработкой почвы обычно требуется стартовое удобрение, чтобы дать рассаду здоровый старт.
Рекомендуемое время
Когда температура почвы опускается ниже 50 градусов? Будет ли использоваться стабилизатор N? Какова практика обработки почвы? Полосная обработка кукурузы и нулевая обработка почвы часто требуют других подходов к срокам, чем посев семян на поле, которое однажды было обработано полевым культиватором. Будет ли использоваться стартовое удобрение, чтобы дать саженцу здоровый старт? Сколько акров можно покрыть имеющейся рабочей силой (индивидуальной или наемной) и оборудованием? Зависит ли внесение навоза на ферме от графика индивидуального внесения удобрений? Какие договоренности заключены с соседями по использованию навоза на их полях? Сосед устраивает особое мероприятие? Все эти и многие другие факторы, скорее всего, будут учтены в рекомендуемых сроках.
Рекомендуемые методы
Поверхность или инъекция? Хотя инъекция явно предпочтительнее, могут быть ситуации, когда инъекция невозможна (например, пастбище, луга). Уклон, характер осадков, тип почвы, севооборот и многие другие факторы определяют, какой метод лучше всего подходит для оптимизации эффективности питательных веществ (наличия и потерь) на фермах. Комбинация, подходящая для одного поля, может отличаться на другом поле даже с той же культурой.
Ежегодный обзор и обновление
Даже лучшие менеджеры вынуждены отклоняться от своих планов. Какая ставка была применена на самом деле? Где? Каким методом? Уменьшило ли количество нитратов в почве необычно мягкая зима или влажная весна? Может ли засушливое лето , болезнь или какой-то другой необычный фактор увеличить вынос питательных веществ? Эти и другие факторы следует учитывать по мере их появления.

Когда такой план разработан для операций по кормлению животных (AFO), его можно назвать «планом управления навозом». В Соединенных Штатах некоторые регулирующие органы рекомендуют или требуют, чтобы фермы выполняли эти планы, чтобы предотвратить загрязнение воды . Служба охраны природных ресурсов США (NRCS) опубликовала руководящие документы по подготовке всеобъемлющего плана управления питательными веществами (CNMP) для AFO. [5] [6]

Международный институт питания растений опубликовал руководство по питанию растений 4R для улучшения управления питанием растений. В руководстве излагаются научные принципы, лежащие в основе каждого из четырех «прав» или «прав» (правильный источник питательных веществ, правильная норма внесения, правильное время, правильное место), и обсуждается внедрение практики 4R на ферме, подходы к планированию управления питательными веществами и измерение показателей устойчивости. [7]

Управление азотом [ править ]

Из 16 основных питательных веществ для растений с азотом обычно труднее всего управлять в системах полевых культур. Это связано с тем, что количество доступного для растений азота может быстро меняться в ответ на изменение состояния воды в почве. Азот может быть потерян из системы растение-почва в результате одного или нескольких из следующих процессов: выщелачивание ; поверхностный сток ; эрозия почвы ; улетучивание аммиака ; и денитрификация . [8]

Методы управления азотом, повышающие эффективность использования азота [ править ]

Управление азотом направлено на максимальное повышение эффективности использования азота в сельскохозяйственных культурах. Повышение эффективности использования азота связано с уменьшением потерь азота из почвы. Хотя полностью избежать потерь невозможно, можно добиться значительных улучшений, применив один или несколько из следующих методов управления в системе земледелия. [8]

Снижение выбросов парниковых газов [ править ]

  • Климатически оптимизированное сельское хозяйство включает использование принципов 4R Nutrient Stewardship для сокращения полевых выбросов закиси азота (N2O) при внесении азотных удобрений. Азотные удобрения являются важным фактором выбросов закиси азота, но они также являются основным фактором урожайности в современных высокопроизводительных системах. Благодаря тщательному выбору источника азотных удобрений, нормы внесения, сроков и методов внесения, выбросы закиси азота на единицу произведенной культуры могут быть существенно сокращены, в некоторых случаях до половины. Практики, которые сокращают выбросы закиси азота, также имеют тенденцию к повышению эффективности использования азота и экономической отдачи от внесения удобрений.

Снижение потерь азота со сточными водами и эродированной почвой [ править ]

  • No-Till , обработка почвы и другие стекание меры контроля снижают N потерь поверхностного стока и эрозии почвенного материала .
  • Использование ежедневных оценок влажности почвы и потребностей сельскохозяйственных культур для планирования полива снижает риск поверхностного стока и эрозии почвы .

Снижение улетучивания азота в виде газообразного аммиака [ править ]

  • Внесение и / или внесение мочевины и аммонийсодержащих удобрений снижает улетучивание аммиака, поскольку хороший контакт с почвой обеспечивает буферный pH и замедляет образование газообразного аммиака из ионов аммония .
  • Ингибиторы уреазы временно блокируют функцию фермента уреазы, сохраняя удобрения на основе мочевины в нелетучей форме мочевины, снижая потери от улетучивания при поверхностном внесении этих удобрений; эти потери могут быть значительными в системах консервативной обработки почвы с большим количеством пожнивных остатков.

Предотвращение накопления высоких концентраций нитратов в почве [ править ]

Нитраты - это форма азота, которая наиболее подвержена потерям из почвы в результате денитрификации и выщелачивания . Количество азота, теряемого в результате этих процессов, может быть ограничено путем ограничения концентрации нитратов в почве, особенно в периоды высокого риска. Это можно сделать разными способами, хотя они не всегда рентабельны.

Нормы азота [ править ]

Нормы внесения азота должны быть достаточно высокими, чтобы максимизировать прибыль в долгосрочной перспективе и минимизировать остаточные (неиспользованные) нитраты в почве после сбора урожая.

  • Использование местных исследований для определения рекомендуемых норм внесения азота должно привести к соответствующим нормам внесения азота.
  • Рекомендуемые нормы внесения азота часто основываются на оценке ожидаемой урожайности - они должны быть реалистичными и предпочтительно основанными на точных записях урожайности.
  • Нормы содержания азота в удобрениях следует скорректировать на азот, который может минерализоваться из органических веществ почвы и пожнивных остатков (особенно остатков бобовых).
  • Нормы внесения азота в удобрения должны предусматривать внесение азота в навоз, поливную воду и атмосферные осадки.
  • По возможности, для определения остаточного азота почвы могут быть использованы соответствующие тесты почвы.
Тестирование почвы на N [ править ]
  • Предпосадочные испытания почвы предоставляют информацию о мощности поступления азота в почву.
  • Поздние весенние или предварительные тесты N могут определить, требуется ли дополнительное количество азота и в каком количестве.
  • Новые процедуры тестирования почвы и отбора проб, такие как тесты на аминосахар, сеточное картирование и датчики в реальном времени, могут уточнить требования к азоту.
  • Послеуборочные испытания почвы определяют, было ли уместным управление N в предыдущем сезоне.
Тестирование урожая для N [ править ]
  • Тесты тканей растений могут выявить дефицит азота.
  • Определение вариаций содержания хлорофилла в растениях позволяет вносить азот с переменной нормой в сезон.
  • Тесты на содержание нитратов в стеблях кукурузы после послойного черенкования помогают определить, были ли уровни азота низкими, оптимальными или чрезмерными в предыдущей культуре, чтобы можно было внести изменения в управление следующими культурами.
Точное земледелие [ править ]
  • Аппараты с регулируемой нормой внесения в сочетании с интенсивным отбором проб почвы или урожая обеспечивают более точные и точные нормы внесения. [9]
Сроки N приложений [ править ]
  • Применяйте N ближе к тому времени, когда культуры могут его использовать.
  • Делайте боковые аппликации азота ближе к моменту наиболее быстрого усвоения азота.
  • Разделенные приложения, включающие более одного приложения, позволяют эффективно использовать применяемый N и снижать риск потери N для окружающей среды.
N формы, включая удобрения с замедленным или контролируемым высвобождением и ингибиторы [ править ]
  • Удобрения с медленным или контролируемым высвобождением задерживают доступность азота для растений до времени, более подходящего для усвоения растениями - риск потери азота из-за денитрификации и выщелачивания снижается за счет ограничения концентрации нитратов в почве.
  • Ингибиторы нитрификации поддерживают нанесенный азот в аммониевой форме в течение более длительного периода времени, тем самым снижая потери от выщелачивания и денитрификации.
N захват [ править ]
  • Некоторые сорта сельскохозяйственных культур могут более эффективно извлекать азот из почвы и повышать эффективность использования азота. В настоящее время проводится селекция культур для эффективного поглощения азота.
  • Севооборот с глубоко укоренившимися культурами способствует более глубокому улавливанию нитратов в почвенном профиле.
  • Покровные культуры улавливают остаточный азот после сбора урожая и перерабатывают его в биомассу растений.
  • Устранение ограничений на освоение недр ; Недра уплотнению и подпочвы кислотности предотвращают проникновение корней во многих грунтах по всему миру, способствуя нарастанию концентрации нитратов подпочвы , которые чувствительны к денитрификации и вымывания , когда условия являются подходящими.
  • Надлежащая агрономическая практика, включая соответствующие популяции растений и расстояние между ними, а также эффективную борьбу с сорняками и вредителями, позволяет культурам производить большие корневые системы для оптимизации улавливания азота и урожайности сельскохозяйственных культур.

Управление водными ресурсами [ править ]

Консервационная обработка почвы [ править ]
  • Консервативная обработка почвы оптимизирует влажность почвы, повышая эффективность водопользования; в условиях водного стресса это улучшает урожайность на единицу внесенного азота.
Метод внесения удобрений N и их внесение [ править ]
  • На гребневых культурах внесение азотных удобрений полосами на гребнях снижает чувствительность азота к вымыванию.
  • Рядовые устройства для внесения удобрений, такие как инжекторы, которые образуют уплотненный слой почвы и поверхностный гребень, могут снизить потери азота, отклоняя поток воды.
Хорошее управление орошением может значительно повысить эффективность использования азота [ править ]
  • Плановое орошение, основанное на оценках влажности почвы и суточных потребностях сельскохозяйственных культур, улучшит как водопользование, так и эффективность использования азота.
  • Системы дождевания поливают более равномерно и в меньших количествах, чем системы полива по бороздам или бассейнам.
  • Эффективность полива по бороздам можно повысить путем регулировки установленного времени, размера потока, длины борозды, полива каждого второго ряда или использования регулирующих клапанов.
  • Чередование рядов и внесение удобрений сводит к минимуму контакт воды с питательными веществами.
  • Внесение азотных удобрений через ирригационные системы ( фертигация ) способствует поставке азота, когда спрос на растения наиболее высок.
  • Обработка полиакриламидом (ПАМ) во время полива по бороздам снижает потери отложений и азота.
Системы дренажа [ править ]
  • Некоторые системы субирригации рециркулируют нитраты, вымытые из профиля почвы, и снижают потерю нитратов с дренажными водами.
  • Чрезмерный дренаж может привести к быстрому протеканию воды и выщелачиванию азота , но ограниченный или недостаточный дренаж способствует анаэробным условиям и денитрификации .

Использование имитационных моделей [ править ]

Краткосрочные изменения в статусе доступного для растений азота затрудняют точные сезонные прогнозы потребности сельскохозяйственных культур в азоте в большинстве ситуаций. Однако модели (такие как NLEAP [10] и Adapt-N [11] ), в которых используются данные о почве, погоде, урожае и управлении полями, можно обновлять с учетом ежедневных изменений и, таким образом, улучшать прогнозы судьбы внесенного азота. Они позволяют фермерам принимать гибкие управленческие решения, которые могут повысить эффективность использования азота и минимизировать потери азота и воздействие на окружающую среду, одновременно увеличивая рентабельность. [12] [9] [13]

Дополнительные меры по минимизации воздействия на окружающую среду [ править ]

Буферы сохранения [ править ]

  • Буферы улавливают отложения, содержащие аммиак и органические N.
  • Содержание нитратов в подземном потоке уменьшается за счет денитрификации, усиленной источниками энергии углерода, содержащимися в почве, связанной с буферной растительностью.
  • Буферная растительность поглощает азот и другие питательные вещества и снижает потери воды.

Построенные водно-болотные угодья [ править ]

  • Построенные водно-болотные угодья, стратегически расположенные на ландшафте, для обработки дренажных сточных вод, уменьшают количество наносов и нитратов в поверхностных водах.

См. Также [ править ]

  • Очистка сельскохозяйственных сточных вод
  • Экосан
  • Удобрения
  • Составление бюджета питательных веществ
  • Загрязнение питательными веществами

Ссылки [ править ]

  1. ^ Дельгадо и Лемуньон. «Управление питательными веществами». В Энциклопедии почвоведения (Том 2). Эд. Ротанг Лал. CRC Press, 2006. С. 1157 - 1160.
  2. ^ 4R Управление питательными веществами
  3. ^ https://www.precisionag.com/digital-farming/the-digital-farm-how-precision-technologies-are-helping-farmers-increase-profitability-meet-demand-for-nutritious-calories/
  4. ^ Планирование управления питательными веществами: обзор
  5. ^ NRCS. Белтсвилл, Мэриленд. «Комплексные планы управления питательными веществами». Информационный бюллетень. 2003 г.
  6. ^ NRCS. «Руководство по процедурам национального планирования: проект технического руководства по комплексному планированию управления питательными веществами». Подчасть E, Части 600.50-600.54 и Подчасть F, Часть 600.75. Декабрь 2000 г.
  7. ^ 4R Руководство по питанию растений
  8. ^ a b Дэвис, Джон (2007). «Азотная эффективность и управление» . USDA NRCS . Проверено 19 декабря 2017 года .
  9. ^ a b Бассо, Бруно; Дюмон, Бенджамин; Каммарано, Давиде; Пеццуоло, Андреа; Маринелло, Франческо; Сартори, Луиджи (март 2016 г.). «Экологические и экономические преимущества внесения азотных удобрений с переменной скоростью в уязвимой зоне нитратов» . Наука об окружающей среде в целом . 545–546: 227–235. Bibcode : 2016ScTEn.545..227B . DOI : 10.1016 / j.scitotenv.2015.12.104 . PMID 26747986 . 
  10. ^ "Управление питательными веществами - Азот | NRCS" . www.nrcs.usda.gov . Проверено 19 декабря 2017 года .
  11. ^ Села, Шай; ван Эс, Гарольд М .; Мебиус-Клюн, Бьянка Н .; Марджерисон, Ребекка; Мебиус-Клюн, Даниэль; Шиндельбек, Роберт; Северсон, Кейт; Янг, Эрик (2017). «Динамическая модель улучшает агрономические и экологические результаты управления азотом кукурузы по сравнению со статическим подходом» . Журнал качества окружающей среды . 46 (2): 311–319. DOI : 10,2134 / jeq2016.05.0182 . PMID 28380574 . 
  12. ^ Саол, TJ; Palosuo, T .; Керсебаум, KC; Nendel, C .; Angulo, C .; Ewert, F .; Бинди, М .; Calanca, P .; Klein, T .; Мориондо, М .; Ferrise, R .; Олесен, JE; Патил, RH; Ruget, F .; ТАКАЧ, J .; Хлавинка, П .; Трнка, М .; РЕТТЕР, РП (22 декабря 2015 г.). «Сравнение эффективности 11 имитационных моделей сельскохозяйственных культур в прогнозировании реакции урожая на азотные удобрения» (PDF) . Журнал сельскохозяйственных наук . 154 (7): 1218–1240. DOI : 10.1017 / S0021859615001124 .
  13. ^ Кантеро-Мартинес, Карлос; Плаза-Бонилья, Даниэль; Ангас, Педро; Альваро-Фуэнтес, Хорхе (сентябрь 2016 г.). «Лучшие методы управления обработкой почвы и азотными удобрениями в средиземноморских богарных условиях: сочетание полевого и модельного подходов». Европейский журнал агрономии . 79 : 119–130. DOI : 10.1016 / j.eja.2016.06.010 . hdl : 10459,1 / 62534 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Агентство по охране окружающей среды США - Операции по кормлению животных - Федеральные требования к водным разрешениям для AFO
  • Управление питательными веществами навоза от Национальной инициативы расширения (США)