По данным опытов многих других ученых, в среднем можно считать, что картофель выносит из почвы на каждые 100 ц клубней и соответствующего количества ботвы 50 кг N, 20 Р2О5, 90 К2О, около 40 СаО и 20 кг MgO.Таким образом, из основных элементов питания он потребляет больше всего калия, затем азота и меньше фосфора, что необходимо учитывать при расчете норм удобрений.

Картофель — культура рыхлых почв. Интенсивность дыхания его корней составляет 7—12 мл кислорода за 1 ч на 1 г сухого вещества корней, что в 5 раз выше интенсивности дыхания корней подсолнечника и других культур. Этим объясняется высокая требовательность картофеля к пористости почвы. Корни у растений, выращиваемых в рыхлой почве (плотность 1,10 г/см3), хорошо ветвятся, пронизывают весь пахотный слой и уходят в подпахотный.

Дозы питательных веществ для получения максимального урожая картофеля на представленной дерново-подзолистой слабоокультуренной почве определяем по данным СЗНИИСХ.

Таблица 3. Количество питательных веществ, необходимое для

получения максимального урожая картофеля.

Следующим важным этапом в проведении опыта является характеристика применяемых удобрений.

Аммиачная селитра NH4NO3 – кристаллическая соль белого цвета с серовато-жёлтым оттенком, гранулированная, хорошо растворяется в воде, 34% действующего вещества. Сочетаются две формы азота, одна из которых легко подвижна, а другая менее. Физиологически кислое удобрение.

Суперфосфат простой Ca(H2PO4)2 − представляет собой смесь тёмно-серых гранул с бурым оттенком, имеет много примесей, д.в. − 20%. Физиологически кислое удобрение.

Сернокислый калий Ka2SO4 – белый кристаллический порошок, д.в. -46%.

В таблице 4 представлен пересчет удобрений на физическую массу.

Таблица 4. Характеристика применяемых удобрений

Массу пахотного слоя рассчитываем исходя из агрохимической характеристики почвы: 10000 м2 * 0,20 м * 1,25 т/м3 = 2500 т/га.

Дозу извести определяем для полной нейтрализации гидролитической кислотности по формуле:

Д = Нг*500*Мп/1000 000 000, где

Д – доза СаСО3, т/га;

500 – количество СаСО3, необходимое для нейтрализации 1мг-экв Нг в 1 кг почвы;

Мп – масса пахотного слоя на 1 га, кг/га;

1000 000 000 – коэффициент для перевода мг СаСО3 в т.

Д = 5*500*2500 000/1000 000 000 = 6,25 т/га.

В качестве известкового удобрения используем известковую муку, состоящую на 100% из СаСО3. Содержание сурьмы составляет 0,10 мг/кг сухой массы.

Расчет изменения концентрации сурьмы в почве в результате единовременного внесения суммы удобрений и мелиорантов.

Определяем по формуле:

Сп = Со+ ∑ Муi ( Суi - Со)/Мп, где

Сп – концентрация химического элемента в почве после удобрения и мелиоранта, мг/кг;

Со – концентрация химического элемента в почве до внесения удобрений, мг/кг;

Муi – физическая масса удобрений, кг/га;

Суi – концентрация элемента в удобрении, мг/кг

Сп = 0,3 + 400 (20-3)/2500 000 + 6250 (0,1-0,3)/2500000 = 0,3 мг/100 г.

Таким образом, после применения простого суперфосфата и известняковой муки, содержащих в своем составе примесь сурьмы, на почве с концентрацией сурьмы 3мг/кг, концентрация сурьмы останется прежней.

2.2 Динамика концентрации экотоксиканта в почве в результате

длительного применения средств химизации

Концентрация примесного элемента в почве рассчитывается на момент насыщения почвы макроэлементом после длительного применения удобрений. В связи с этим предлагается расчет времени, за которое концентрация фосфора (как наименее мигрирующего макроэлемента) достигнет оптимального для растений уровня в почве. Для картофеля на легкосуглинистой почве он равен 18 мг/100г почвы Р2О5.

t = - 1/ λ*ln(1- λ(Сп-Со)Мп/(Cу-Со)Му, где

t – время, за которое концентрация макроэлемента в почве достигнет заданной величины, года;

Со, Су – концентрация фосфора в почве до внесения удобрений и в удобрениях, мг/100г;

Сп – заданная оптимальная величина концентрации фосфора в почве, мг/100 г;

Мп, Му – масса почвы и физическая масса удобрений, кг/га;

λ – постоянная скорости выноса элемента из почвы, равная сумме λпв+ λфв+ λур, обозначающие постоянные скоростей выноса элемента поверхностными водами, фильтрующими водами и урожаем соответственно.

t = -1/0,14*ln(1-0,14*(18-10)*2500 000/(20000-10)*400=3 года

При помощи экспонициальной модели накопления элементов в почве можно оценить концентрацию примесного элемента в почве после длительной эксплуатации сельскохозяйственных угодий, результатом которой явилось достижение оптимальной концентрации фосфора в пахотном слое почвы.

Cn = Co+1/λ(1-e-λt) ∑((Суi-Co)Myi/Mo) , где

Cn – концентрация примесного элемента в почве после эксплуатации сельскохозяйственных угодий в течение времени (t), мг/кг;

Со – концентрация примесного элемента до внесения удобрений, мг/100 г;

Суi – концентрация примесного элемента в каждом вносимом материале, мг/100 г;

λ – постоянная скорости выноса элемента из почвы;

t – период времени, в течение которого концентрация фосфора в почве достигла оптимального для растений значения, года.

Сп = 0,3+1/0,1(1-е-0,1*3)*(2-0,3)400/2500 000 =0,3 мг/100 г.

Вывод – после длительного применения минеральных удобрений на сельскохозяйственных угодьях, при достижении оптимальной концентрации фосфора, концентрация сурьмы в почве не изменится.

2.3 Накопление примесного элемента в звеньях трофической цепи