Баланс питательных элементов – это прогнозный эколого-агрономический показатель продуктивности культур, плодородия почв и степени соответствия их количеству и качеству применяемых удобрений и одновременно показатель химической нагрузки не только на почвы и растения, но и на контактирующие с ними элементы окружающей среды.

Систематическое повышение (расширенное воспроизводство) плодородия почвы базируется в основном на внесении в неё химических мелиорантов, органических и минеральных удобрений в количествах, обычно превышающих потребности культур в питательных элементах, т.е. как правило, только при положительном балансе питательных элементов.

Для получения любых уровней продуктивности сельскохозяйственных культур вплоть до максимальных на почвах с оптимальным плодородием уровень применяющихся удобрений должен быть теоретически таковым, чтобы полностью компенсировать расход питательных элементов отчуждаемой продукцией и другими потерями, т.е. при нулевом балансе этих элементов. Практически же при достижении продуктивности культур ниже максимально возможной результаты баланса питательных элементов нередко оказываются отрицательными, а без удобрений при минимальной продуктивности культур – всегда отрицательными. Это с точки зрения загрязнения получаемой продукции, как правило, безопасно, но рано или поздно приведёт к снижению плодородия почвы и, следовательно, к дальнейшему снижению продуктивности возделываемых культур.

В приходную часть в балансовых расчётах включают следующие источники поступления элементов: органические и минеральные удобрения, мелиоранты; элементы из атмосферы (включая выпадение с осадками); биологическую фиксацию азота симбиотическими, свободноживущими и ассоциативными организмами; посевной материал и растительные остатки.

В расходную часть включают расходование элементов на создание основной и побочной продукции культур и растительные остатки, вымывание элементов в грунтовые воды и смыв их с поверхности, газообразные потери элементов и потери в результате ветровой эрозии.

Питательные вещества вносимых органических и минеральных удобрений относятся к приходной статье баланса. Задача внесения удобрений заключается не только в том, чтобы возместить взятые урожаями питательные вещества, но и обогатить ими почву с целью дальнейшего повышения ее плодородия и подъема урожаев.

В то же время возникает вопрос: нужно ли полное возмещение взятых урожаями питательных веществ — азота, фосфора, калия путем внесения удобрений и нет ли здесь других источников пополнения запасов питательных веществ в почве? Общего ответа относительно всех питательных элементов сделать нельзя, нужно подходить дифференцированно по каждому элементу. Д. Н. Прянишников считал, что полный возврат выноса и даже с некоторым превышением должен быть по фосфору, так как здесь нет других источников пополнения запасов доступного фосфора почвы, а если и есть, они очень малы. В отношении азота он допускал некоторый дефицит, неполный возврат взятого урожаями азота (порядка 14 кг N на 1 га), считая, что для поднятия урожаев зерновых до уровня 20 – 25 ц с 1 га этот дефицит может быть устранен за счет усвоения азота из воздуха клубеньковыми бактериями и некоторыми другими микроорганизмами, свободноживущими в почве. Следует отметить, что в настоящее время многие хозяйства получают урожай зерновых 40 – 50 ц с 1 га. При таких урожаях уже нельзя надеяться на устранение дефицита азота только биологическим путем (за счет бобовых культур), и в севообороте необходим полный возврат выноса азота внесением азотсодержащих удобрений. Это, конечно, не означает, что биологический азот бобовых культур совсем исключается из статей прихода азота в почву. При составлении бездефицитного баланса по азоту следует учесть, что существуют и статьи расхода азота, например потери его из навоза и минеральных удобрений (как до, так и после внесения их в почву).

В отношении баланса калия Д. Н. Прянишников допускал дефицит (при урожаях зерновых 20 – 25 ц с 1 га) около 20 – 22 кг на 1 га, который возмещается мобилизацией калия из почвенных ресурсов. Особенно это может проявиться на почвах тяжелого механического состава (глинистых, суглинистых), богатых запасами калия. Но при систематическом возделывании культур с большим выносом калия (картофель, кормовые корнеплоды, подсолнечник и др.), особенно при планировании их высоких урожаев, надо стремиться к бездефицитному балансу по калию.

Баланс питательных веществ тесно связан с круговоротом их в сельском хозяйстве, с возвратом в почву.

Навоз и минеральные удобрения вносятся в почву. Часть питательных веществ, которая перешла в товарную продукцию (зерно), отчуждается (уходит из хозяйства). Другая часть питательных веществ, содержащаяся в кормах, а также в соломе, используемой на подстилку, через навоз снова возвращается в почву и вовлекается в круговорот веществ в хозяйстве. Чем выше товарность хозяйства, то есть чем больше продуктов растениеводства и животноводства продается, тем больше отчуждается с ними из хозяйства элементов питания растений, тем больше необходимость их возмещения удобрениями.

Расход питательных веществ происходит не только в товарной продукции, но и по другим статьям. К ним следует отнести эрозию (водную, ветровую, ирригационную), неиспользованный навоз и навозную жижу, улетучивание азота из навоза и др.

При полном расчёте всех перечисленных статей прихода и расхода элементов баланс называют биологическим, а при исключении растительных остатков (опад, корневые и пожнивные остатки растений) в приходной и расходной части – хозяйственным. Для теоретических исследований чаще рассчитывают биологический, а для практических целей – хозяйственный баланс элементов.

Таблица 11 – Баланс элементов питания в севообороте