Пример расчета баланса питательных веществ. Баланс питательных веществ - плодородие почвы

2.5 Баланс питательных веществ в севообороте

Критерием экологической безопасности системы применения удобрений, ее влияния на плодородие почв является баланс важнейших элементов питания - азота, фосфора, калия, кальция и др. Баланс питательных веществ - это количественное выражение содержания питательных веществ в почве на конкретной площади или объекте исследования (поле севооборота, севооборот, хозяйство, зона, область и страна) с учетом всех статей их поступления (внесение удобрений, природные источники и др.) и расхода (вынос урожаем, естественные потери в результате вымывания, улетучивания и т. д.) в течение определенного промежутка времени (В. Г. Минеев).

Выделяют баланс биологический, хозяйственный и внешнехозяйственный.

Биологический баланс охватывает все статьи поступления питательных веществ, вовлекаемых в круговорот, в том числе с корневыми и пожнивными остатками. Его используют при оценке отдельных севооборотов.

Хозяйственный баланс основывается на учете выноса питательных веществ с основной и побочной продукцией и их поступление за счет внесения минеральных и органических удобрений.

Внешнехозяйственный баланс учитывает отчуждение питательных веществ за пределы хозяйства и поступление их с минеральными удобрениями.

Баланс азота, фосфора и калия имеет свои особенности. Азот в системе почва - удобрение отличается высокой подвижностью. Другая особенность баланса азота - его биологическая фиксация симбиотическими и свободноживущими микроорганизмами.

Фосфор не имеет естественных источников пополнения запаса в почве. Потери происходят в основном за счет эрозии почв. Вымывание из суглинистых и глинистых почв не превышает 1 кг/га и лишь на песчаных и торфяных почвах достигает 3-5 кг/га. Отчуждение фосфатов происходит главным образом с урожаем сельскохозяйственных культур.

Баланс калия характеризуется большими почвенными ресурсами. Однако при длительном с.-х. использовании содержание доступного растениям обменного калия уменьшилось до среднего уровня обеспеченности, поэтому калийные удобрения являются обязательным компонентом системы удобрения, а баланс калия служит важным показателем ее эффективности в деле сохранения и повышения плодородия почв.

Количественные показатели баланса питательных веществ в конкретных почвенно-климатических условиях являются экологическим показателем позволяющим оценить степень изменения основных элементов эффективного плодородия почв, возможность возрастания содержания химических веществ до уровня при котором происходит нарушение роста и развития растений. Кроме того, результаты баланса служат показателями контроля качества получаемой сельскохозяйственной продукции с конкретных территорий, так как при положительном балансе элементов возрастает опасность увеличения их концентрации до опасных уровней.

Баланс питательных веществ составляют на ротацию севооборота. Расчет баланса азота представлена в таблице 15. При расчете поступления азота с семенами следует учесть весовые нормы посева семян и содержание в них основных элементов питания.

Расчет баланса по фосфору и калию представлен в 16 таблице.

При оценке баланса необходимо использовать рекомендации классиков отечественной агрохимии. Если баланс фосфора, калия, кальция и других элементов оказался отрицательным, а по азоту составил менее 80%, необходимо пересмотреть всю систему удобрений и наметить мероприятия, исключающие снижение плодородия почв. Если фонд обменного калия и степень насыщенности поглощающего комплекса кальцием высоки (тем более при наличии свободных карбонатов), то отрицательный баланс К2O и СаО временно допустим. Баланс фосфора в севообороте должен быть на уровне 100%, а чаще несколько более.

По азоту положительный баланс недопустим, так как опасен для окружающей среды. При его величине менее 80% возрастают потери гумуса, происходит его обеднение азотом, снижается биологическая активность почвы.

Таблица 15 –Баланс азота за ротацию севооборота

Севооборот

Поступление азота(приход), кг/га

Расход азота, кг/га

Баланс,+,-,кК/га

С органич. удобрениями

С минеральными удобрениями

С семенами

С атмосф.осадками

От фиксации свободноживущ.м/о

Газообразные потери

Вынос с урожаем

Инфильтрация с атмосферными осадками и потери при эрозии

Из вносимых орг.удобрений

Почвенного минерального азота

Из вносимых минер.удобрений

За ротацию

ВВЕДЕНИЕ

Расширенное воспроизводство потенциального и эффективного плодородия почвы – это исходное условие для обеспечения непрерывного роста урожайности сельскохозяйственных культур, которое возможно при положительном балансе питательных элементов и органического вещества почвы в мелиоративном земледелии. В естественных биоценозах достигается замкнутый цикл биогенных элементов, а в искусственных агроценозах происходит разрыв этого цикла в связи с. отчуждением на получение урожая и значительными потерями элементов питания при эрозии, инфильтрации и улетучивании. Создание необходимых условий для рационального круговорота питательных веществ – важнейшая задача орошаемого земледелия. Положительно влиять на эффективное плодородие почвы, под которым понимается обеспеченность почвы доступными азотом и фосфором, а также обменным калием, получать планируемые урожаи орошаемых культур возможно при проведении балансовых расчетов, создавая при этом с помощью внесения расчетных доз удобрений оптимальный уровень содержания гумуса и подвижных форм питательных элементов в почве.

РАСЧЕТ БАЛАНСА ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ

Баланс питательных веществ - это количественное выражение содержания питательных веществ в почве на конкретной площади с учетом всех статей их поступления (внесение удобрений, природные источники, азотфиксация, другие) и расхода (вынос с урожаем, естественные потери на вымывание, смыв, улетучивание и так далее) в течение определенного промежутка времени. Нарушение баланса питательных веществ в земледелии может ухудшить химический состав почвы, природных вод, а, следовательно, и растений. Это в свою очередь может изменить качество, питательную ценность сельскохозяйственной продукции и кормов для животных и привести к функциональным заболеваниям человека и животных.

Поэтому важно правильно управлять круговоротом питательных веществ в земледелии, создавать их активный баланс применением органических и минеральных удобрений, предотвращать их потери в окружающую природную среду. Это одна из важнейших задач создания и применения ландшафтно-адаптивных систем мелиоративного земледелия.

Баланс азота

Особый интерес представляет баланс азота – основного носителя жизни, элемента, определяющего количество и качество урожая. Проблема азота в земледелии очень актуальна. Это объясняется тем, что азот – элемент весьма мобильный и в почве не накапливается. Поэтому с повышением содержания других биогенных элементов, плодородия почвы и ее окультуренности в целом, азот будет определять величину и качество урожая. При расчете баланса азота учитываются только основные приходные и расходные статьи, включающие поступление азота с минеральными, органическими удобрениями и биологической фиксацией клубеньковыми бактериями, вынос азота с урожаем основной и побочной продукции. Уравнение баланса азота:

где Б а – баланс доступного азота, кг/га; У Д мин – дозы внесения минеральных азотосодержащих удобрений в туках, кг/га; Д орг CА мин – содержание азота в минеральном удобрении (приложение 4), %; CА орг – содержание азота в органическом удобрении (приложение 5), %; В а – вынос азота с урожаем основной и побочной продукции (приложение 1), кг/т; АФ – биологическая фиксация азота клубеньковыми бактериями бобовых культур, кг/т, (принимается равной 10 кг/т сена бобовых трав, 0,5 кг/т зеленого корма злакобобовых травосмесей, 26 кг/т зерна сои).

Пример расчета баланса азота.

Решение: Содержание азота в навозе 0,45%, сульфоаммофосе 12%; вынос с урожаем 3,5 кг/т. Азотфиксация у кукурузы отсутствует (АФ =0 ).

Кг/га. Баланс дефицитный.

Баланс фосфора

Хотя живым организмам требуется примерно в 10 раз меньше фосфора, чем азота, тем не менее, это важнейший биогенный элемент. Фосфор не только источник питания для растений, но и носитель энергии, входящий в состав различных нуклеиновых кислот. Дефицит фосфора резко снижает продуктивность растений. Фосфор не имеет естественных источников пополнения запаса в почве. Восполнить его потребление на создание урожаев можно только внесением фосфорных и органических удобрений. В перспективе проблема фосфора как биогенного элемента в земледелии возникает в первую очередь. В атмосфере фосфор находится в основном в виде пыли в малом количестве. Его круговорот более прост, чем круговорот азота. В него в экосистемах вовлечены лишь почва, вода и растения. На доступность этого элемента растениям влияют многие факторы среды, поэтому проблема фосфора как биогенного элемента в земледелии возникает в первую очередь. Рассчитывается баланс фосфора по формуле:

где Б ф – баланс доступного фосфора, кг/га; У – урожайность возделываемой культуры, т/га; Д мин – дозы внесения минеральных фосфоросодержащих удобрений в туках, кг/га; Д орг – дозы внесения органических удобрений, т/га; CФ мин – содержание фосфора в минеральном удобрении (приложение 4), %; CФ орг – содержание фосфора в органическом удобрении (приложение 5), %; В ф

Пример расчета баланса фосфора. При возделывании силосной кукурузы быливнесены 30 тонн навоза КРС на соломенной подстилке и 150 килограмм сульфоаммофоса на гектар. В результате было получено 60 т/га силоса.

Решение: Содержание фосфора в навозе 0,23%, сульфоаммофосе 39%; вынос с урожаем 1,4 кг/т. кг/га. Баланс – положительный.

Баланс калия

Калий содержится в основном в минеральной тонкодисперстной части почвы. Недостаток его в почве резко угнетает рост и развитие растений. Находясь в них в форме катиона К + , он регулирует важные физиологические процессы, обеспечивая влагообмен в растительных клетках и поддерживая высокую активность цитоплазмы. Уравнение баланса калия имеет вид:

где Б к – баланс доступного калия, кг/га; У – урожайность возделываемой культуры, т/га; Д мин – дозы внесения минеральных калийсодержащих удобрений в туках, кг/га; Д орг – дозы внесения органических удобрений, т/га; CК мин – содержание калия в минеральном удобрении (приложение 4), %; CК орг – содержание калия в органическом удобрении (приложение 5), %; В к – вынос фосфора с урожаем основной и побочной продукции (приложение 1), кг/т.

Пример расчета баланса калия. При возделывании озимой пшеницы быливнесены 20 тонн навоза КРС на соломенной подстилке, 60 килограмм хлористого калия и 120 килограмм каpбоаммофоски на гектар. В результате было получено 4,0 т/га зерна.

Решение: Содержание калия в навозе 0,5%, хлористом калии 53%, карбоаммофоске 17%; вынос с урожаем 36 кг/т.

Кг/га. Баланс – бездефицитный.

РАСЧЕТ БАЛАНСА ГУМУСА

В почве одновременно происходит несколько разнонаправленных процессов, связанных с разложением (минерализацией), образованием (гумификацией) гумуса. Для направленного регулирования запасов гумуса в исследуемых почвах на основе полученной информации о содержании и запасах его в почвах изучаемого участка и данных об урожайности рассчитывается баланс гумуса. Уравнение баланса гумуса имеет вид:

где Б г – баланс гумуса, т/га; У – урожайность, т/га; В а – вынос азота на 1 т урожая, кг/т (приложение 1); П П и П К – поступление пожнивных и корневых остатков, соответственно, т/га; K ГР и K ГУ – коэффициенты гумификации растительных остатков и органических удобрений соответственно (приложение 3); Д орг – доза внесения органического удобрения, т/га; %ВЛ – влажность органического удобрения, % (приложение 5).

Поступление пожнивных и корневых остатков определяется с помощью регрессионных зависимостей их от урожайности сельскохозяйственной культуры (приложение 2).

Пример расчета баланса гумуса. При возделывании картофеля быловнесено 150 тонн навозной жижи КРС на гектар. В результате было получено 24 т/га клубней картофеля.

Решение: Поступление пожнивных остатков: П П = 0,04∙24+0,1=1,06 т/га. Поступление корневых остатков: П к = 0,08∙24+0,8 = 1,536 т/га. Коэффициент гумификации остатков 0,35, навоза КРС 0,35.

т/га.Баланс дефицитный.

Изменение содержания гумуса

Расчет исходных запасов гумуса в верхнем 30-сантиметровом слое ведется с учетом плотности сложения почвы по формуле:

, (5)

где ЗГ 0 – начальные запасы гумуса в верхнем 30-ти сантиметровом слое, т/га; ρ сл – плотность сложения почвы (приложение 6), г/см 3 ; СГ 0 – исходное содержание гумуса (приложение 6), %.

Прогнозное содержание гумуса (%) определяется по формуле:

, (6)

Полученное значение сравнивается с диапазоном фонового содержания гумуса (приложение 7). Кроме этого, определяется абсолютное и относительное изменение содержания гумуса:

, (7)

, (8)

В результате делается вывод о значимости изменений.

Пример оценки изменения содержания гумуса. В результате расчета баланса гумуса было определено, что запасы сократятся на 36 т/га. Почва орошаемого участка каштановая среднесуглинистая с исходным содержанием гумуса 2,2%. Определить изменение содержания и его значимость.

Плотность сложения верхнего слоя почвы 1,22 г/см 3 . т/га. %.

Это значение выходит за пределы диапазона колебаний 1,8-3,0 (приложение 8). Абсолютное и относительное изменения содержания также очень высокие: ; , что говорит о недопустимо дефицитном балансе органического вещества почвы.

Описание выполнения.

1. Запустите Microsoft Excel .

А » и «В А » в 2-3 раза.

3. В ячейку «А2 » введите слово «Культура», а в ячейки «А3 »- «А12 » названия культур севооборота из вашего варианта.

4. В ячейку «В2 » введите слово «Урожайность», а в ячейки «В3 »- «В12 » урожайности культур севооборота из вашего варианта.

5. В ячейку «D1 » введите слово «Вынос», в ячейки «C2 » – «азота»; «D2 » – «фосфора»; «E2 » – «калия».

6. В ячейку «F1 » введите слово «Потери», в ячейку «F2 » – «гумуса».

7. В ячейки «С3 »–«С12 » введите формулы для расчета выноса азота. Для этого, указав курсором на ячейку «С3 » введите в строке формул «=В3*(хх-yy)», где хх – значение выноса азота для данной культуры (приложение 1); yy – биологическая фиксация азота клубеньковыми бактериями бобовых культур, кг/т, (принимается равной 10 кг/т сена бобовых трав, 0,5 кг/т зеленого корма злакобобовых травосмесей, 26 кг/т зерна сои). Повторите операции для ячеек «С4 »–«С12 ».

8. Введите в ячейки «D3 »–«D12 » формулы для расчета выноса фосфора «=В3*хх», где хх – значение выноса фосфора для данной культуры (приложение 1), а в ячейки «Е3 »–«Е12 » аналогичные формулы для расчета выноса калия.

9. В ячейках «F3 »–«F12 » рассчитайте потери гумуса. Для этого, согласно приведенной ранее формуле, разделите вынос азота без учета биологическая фиксация азота клубеньковыми бактериями на 50. Формула в ячейке «F3 » будет иметь вид: «=В3*хх/50», где хх – значение выноса азота для данной культуры (приложение 1).

10. В ячейку «H1 » введите слово «Остатки», в ячейки «G2 » – «пожнивные»; «H2 » – «корневые»; «I2 » – «сумма».

11. В ячейках «G3 »–«G12 » рассчитайте поступление пожнивных остатков. Для этого введите в них формулы регрессионных зависимостей массы пожнивных остатков от урожайности культуры (приложение 2), заменяя «х» на ссылку на соответствующую ячейку из столбца урожайностей (ячейки «B3 »–«B12 »).

12. Аналогично рассчитайте в ячейках «H3 »–«H12 » поступление корневых остатков.

13. Просуммируйте в ячейках «I3»–«I12 » пожнивные и корневые остатки (=G3+H3 ).

14. В ячейку «J2 » введите «Кг», а ячейки «J3»–«J12 » значения коэффициентов гумификации растительных остатков из приложения 3.

15. В ячейку «K1 » введите слово «Поступление», в ячейку «K2 » – «гумуса».

16. В ячейках «К3 »–«К12 » рассчитайте поступление гумуса, умножая коэффициент гумификации на сумму растительных остатков (столбцы G и К ).

17. В ячейку «L2 » введите «Бг», а в ячейки «L3»–«L12 » балансы гумуса (=K3-F3 ).

18. В ячейке «С13 » подсчитайте суммарный вынос азота за всю ротацию. Для этого, укажите курсором на эту ячейку, нажмите кнопку «Вставка функции» (), и выберите из списка функций «СУММ». В открывшемся окне «Аргументы функции» укажите значок ввода диапазона ячеек для суммирования () и обведите курсором ячейки «С3 »–«С12 ». Нажмите для подтверждения «Enter», а затем «ОК».

19. Распространив полученную формулу на ячейки «D13 » и «E13 » Вы получите суммарный вынос фосфора и калия.

20. Для расчета баланса гумуса без участия удобрений, повторите операции из пункта 18 для ячейки «L13 » и диапазона «L2-L12 ».

21. Введите в ячейку «А16 » «Удобрение», в ячейку «В16 » «Доза», в ячейку «D15 » «Содержание»; в ячейки «С16 », «D16 », «Е16 », «F16 » - «Азота», «Фосфора», «Калия», «воды».

22. В ячейки «А17-А22 » введите названия внесенных удобрений (сначала органических, затем минеральных).

23. В ячейки «В17-В22 » введите дозы внесенных удобрений, для органических в тоннах на гектар, минеральных – килограммах на гектар.

24. В ячейки «С17-С22 » введите содержание азота в удобрениях, «D17-D22 » - фосфора, «Е17-Е22 » - калия, «F17-F22 » - воды (приложения 4, 5).

25. Введите в ячейку «H15 » «Поступление», а в ячейки «G16 », «H16 », «I16 » скопируйте содержимое ячеек «С16 », «D16 », «Е16 ».

26. Рассчитайте поступление питательных веществ с органическими удобрениями. Для этого в ячейку «G17 » введите формулу «=$B17*C17*10». Знак «$» означает, что при распространении формулы столбец «В» в ней не изменится, а коэффициент 10 получился при делении 1000 (килограммов в тонне) на 100 (процентов).

27. Распространите формулу на строки с органическими удобрениями и столбцы «D » и «Е ».

28. Рассчитайте поступление питательных веществ с минеральными удобрениями. Для этого в ячейку на пересечении первой строки с минеральными удобрениями и столбца «G» введите формулу «=$B19*C19/100».

29. Распространите формулу на строки с минеральными удобрениями и столбцы «D » и «Е ».

30. Просуммируйте поступление азота, фосфора и калия в ячейках «G23 », «H23 », «I23 » (аналогично п. 18).

31. Введите в ячейку «J16 » «органики», в ячейку «К16 » «гумуса».

32. Введите в ячейку «J17 » формулу для расчета поступления в почву свежего органического вещества: «=B17*(1-F17/100)». Распространите ее на все строки с органическими удобрениями.

33. Введите в ячейку «К17 » формулу для расчета поступления в почву гумуса: «=J17*0,35» (0,35 – коэффициент гумификации растительных остатков из приложения 3). Распространите формулу на все строки с органическими удобрениями.

34. Просуммируйте в ячейке «К23 » поступление в почву гумуса аналогично пунктам 18 и 30.

35. Введите в ячейки «А24-А28 » слова «Баланс», «гумуса», «азота», «фосфора», «калия».

36. В ячейке «А25 » подсчитайте баланс гумуса («=L13+K23»); в ячейках «А26-А28 » балансы азота, фосфора и калия с помощью формул «=G23-C13», «=H23-D13» и «=I23-E13» соответственно.

37. Сохраните книгу (файл) Microsoft Excel с именем, которое вам укажет преподаватель. Выключите Microsoft Excel.

Описание выполнения.

1. Запустите Microsoft Excel .

2. Откройте файл (книгу Microsoft Excel ), созданный при выполнении Упражнения 1.

3. Скопируйте результаты расчета баланса на другой лист книги.

4. Для этого обведите ячейки «А24-В28 »; скопируйте их содержимое в буфер обмена (например, нажав «Ctrl+C »); перейдите на нужный лист (список листов внизу таблицы); выберите в главном меню «Правка » – «Специальная вставка », и, в открывшемся окне специальной вставки отметьте указатель значения.

5. Введите в ячейку «С1 » «Исходные запасы», в ячейку «D1 » «Конечные запасы».

6. Введите в ячейку «С2 » формулу для расчета исходных запасов гумуса «=30*хх*yy», где хх – плотность сложения почвы (приложение 6), г/см 3 ; yy – исходное содержание гумуса (приложение 6), %.

7. В ячейку «D2 » введите формулу для расчета конечных (прогнозируемых) запасов гумуса «=В2+С2».

8. Введите в ячейку «Е1 » «Прогноз содержания», а в ячейку «Е2 » формулу для расчета содержания гумуса в %: «=D2/30/хх», где хх – плотность сложения почвы (приложение 6), г/см 3 .

9. Введите в ячейки «F1 » и «G1 » «Абсолютное изменение» и «Относительное изменение»

10. В ячейку «F2 » введите формулу для расчета абсолютного изменения содержания гумуса «=C2-D2».

11. В ячейку «G2 » введите формулу для расчета относительного изменения содержания гумуса «=F2/C2*100».

12. Введите в ячейки «С4 » и «С5 » формулы для расчета исходных запасов доступного фосфора и обменного калия в верхнем 30-сантиметровом слое «30*хх*yy1» и «30*хх*yy2», где хх – плотность сложения почвы (приложение 6), г/см 3 ; yy1 и yy2 – исходное содержание доступного фосфора и обменного калия, мг на 100 г почвы (приложение 6).

13. Введите в ячейки «D4 » и «D5 » формулы для расчета прогнозируемых запасов доступного фосфора и обменного калия «=С4+В4» и «=С5+В5».

14. В ячейки «Е4 » и «Е5 » введите формулы для расчета прогнозируемого содержания фосфора и калия «=D4/30/хх» и «=D5/30/хх», где хх – плотность сложения почвы (приложение 6), г/см 3 .

15. В ячейках «G4 » и «G5 » рассчитайте относительное изменение содержания доступного фосфора и калия (формулы «(yy1-Е4)/yy1*100» и «(yy2-Е5)/yy2*100», где исходное содержание доступного фосфора и обменного калия, мг на 100 г почвы).

Описание выполнения.

1. Запустите Microsoft Excel .

2. Указав курсором мыши на границу между столбцами «А » и «В » в строке с названиями столбцов, нажмите левую кнопку мыши и раздвиньте столбец «А » в 2 раза. Повторите операцию для столбца «В ».

3. В ячейку «В2 » введите слово «Содержание», а в ячейки «А3 », «А5 », «А6 », «А7 »–«гумуса», «азота», «фосфора» и «калия».

4. В ячейку «В3 » введите содержание гумуса, в ячейку «В6 » фосфора, а в ячейку «В7 » калия из вашего варианта.

5. В ячейку «С3 » введите «Доля покрытия =», а в ячейку «D3 » значение доли покрытия потребности в азоте с помощью органических удобрений из приложения 11.

6. В ячейку «С4 » введите «Xmin», в ячейку «D4 » – «Xmax», в ячейку «E4 » – «Kmin», в ячейку «F4 » – «Kmax», в ячейку «G4 » – «K».

7. Введите в ячейки «С6 » и «С7 » нижние границы интервалов, в которые попадают значения содержания фосфора и калия (приложение 8).

8. Введите в ячейки «D6 » и «D7 » верхние границы интервалов, в которые попадают значения содержания фосфора и калия (приложение 8).

9. Введите в ячейки «E6 » и «E7 » наименьшие значения ротационных коэффициентов баланса для интервалов, в которые попадают значения содержания фосфора и калия (приложение 9).

10. Введите в ячейки «F6 » и «F7 » наибольшие значения ротационных коэффициентов баланса для интервалов, в которые попадают значения содержания фосфора и калия (приложение 9).

11. Введите в ячейку «G5 » значение ротационного коэффициента баланса для азота (1).

12. В ячейки «G6 » и «G7 » введите формулы для расчета ротационных коэффициента баланса для фосфора и калия (формула 18).

13. В ячейку «G5 » введите ротационный коэффициент баланса для азота – 1.

14. В ячейки «А9 » и «В9 » введите слова «Культура» и «Урожайность».

15. В ячейки «А10 » – «А13 » введите названия культур из вашего варианта задания; в ячейки «В10 » – «В13 » – их урожайности.

16. Введите в ячейки «С9 », «D9 », «E9 » и «F9 » обозначения «АФ», «ВА», «ВФ» и «ВК» (азотфиксация, вынос азота, вынос фосфора, вынос калия).

17. В ячейки «С10 » – «F13 » введите значения азотфиксации (примечание к формуле 1) и выноса элементов питания для всех культур (приложение 1).

18. Введите в ячейку «А15 » слово «Удобрения», а в ячейки «В15 », «С15 » и «D15 » обозначения «Са», «Сф» и «Ск» (содержание азота, фосфора, калия).

19. В ячейки «А16 » – «А19 » введите названия удобрений из вашего варианта задания; в ячейки «В16 » – «D19 » – содержание в них элементов питания (приложения 4 и 5).

20. Скопируйте «D9 », «E9 » и «F9 » в ячейки «G9 », «H9 », «I9 ».

21. В ячейках «G10 » – «G13 » рассчитайте вынос азота с урожаем сельскохозяйственной культуры (формула для строки 10: «=B10*(D10-C10)»).

22. В ячейках «H10 » – «H13 » и «I10 » – «I13 » рассчитайте выносы фосфора и калия с урожаем (формула для фосфора и строки 10: «=B10*E10»; калия и строки 10: «=B10*F10»).

23. Введите в ячейки «J9 », «K9 », «L9 » обозначения «Доа», «Доф» и «Док» (общие дозы удобрений по каждому основному элементу питания в килограммах действующего вещества).

24. В ячейках «J10 » – «L13 » рассчитайте общие дозы удобрений по каждому основному элементу питания (например, для «J10 » – «=G10*$G$5»).

25. В ячейку «М9 » введите обозначение «Дорга» (доза органического азота), а в ячейках «М10 » – «М13 » рассчитайте эту дозу по формуле 19.

26. В ячейку «N9 » введите обозначение «Дорг» (доза органического удобрения), а в ячейках «N10 » – «N13 » рассчитайте эту дозу по формуле 20.

27. В ячейку «O9 » введите обозначение «Дорго» (доза органического удобрения округленная), а в ячейки «О10 » – «О13 » – дозы внесения органики под каждую культуру, округленную до 5 т/га.

28. Введите в ячейки «P9 », «Q9 », «R9 » обозначения «Дорга», «Доргф» и «Доргк» (килограммы действующего вещества по каждому основному элементу питания, содержащиеся в органическом удобрении).

29. Рассчитайте дозы элементов питания в органическом удобрении. Для этого введите в ячейку «P10 » формулу «=10*$O10*B$16», а затем распространите ее на ячейки «Р10 » – «R13 ».

30. Введите в ячейки «S9 », «T9 », «U9 » обозначения «Дма», «Дмф» и «Дмк» (килограммы действующего вещества по каждому основному элементу питания, которые надо внести с минеральным удобрением).

31. В ячейках «S10 » – «U13 » определите эти дозы как разность между общей потребностью в элементе питания и его содержанием в органическом удобрении. Для этого введите в ячейку «S10 » формулу =J10-P10», а затем распространите ее на ячейки «S10 » – «U13 ».

32. Введите в ячейки «V9 », «W9 », «X9 » обозначения «МА», «МФ» И «МК» (дозы азотного, фосфорного и калийного минеральных удобрений в натуральных туках, кг).

33. В ячейках «V10 » – «X13 » определите эти дозы с помощью формул: для азотного удобрения – «=S10*100/B$17»; фосфорного – «=T10*100/C$18»; калийного – «=U10*100/D$19».

34. Пометьте ячейки «V10 » – «X14 » и округлите их до целых чисел (пункты меню «Формат»–«Ячейки»–«Число»). В открывшемся окне выберите формат «Числовой» и укажите число десятичных знаков – 0.

35. В ячейках «О14 », «V14 », «W14 », «X14 » с помощью функции «СУММ» подсчитайте суммарные дозы внесения удобрений.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кравчук А.В., Муравлев А.П., Прокопец Р.В., Донгузов Г.С. Основы рационального природопользования: методические указания и материалы к лабораторно-практическим занятиям. – Саратов: Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова, 2004. – 47 с.

2. Кравчук А.В., Шаврин Д.И., Прокопец Р.В. Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Природопользование» – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ имени Н.И. Вавилова», 2013. – 20 с.

3. Леонтьев С.А., Чумакова Л.Н., Прокопец Р.В., Аржанухина Е.В., Никишанов А.Н. Природно-техногенные комплексы природообустройства: методические указания к выполнению курсового проекта – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ имени Н.И. Вавилова», 2012. – 40 с.

4. Прокопец Р.В. Влияние ирригационной эрозии на потери элементов питания в почве // Проблемы научного обеспечения сельскохозяйственного производства и образования: сб. науч. работ – под общей редакцией А.В. Кравчука. – Саратов, 2008. – С. 183-188.

5. Прокопец Р.В. Вынос питательных веществ с поверхностным стоком на темно-каштановых почвах при орошении козлятника восточного // Вавиловские чтения 2006: Материалы конференции, посвященной 119-й годовщине со дня рождения академика Н.И. Вавилова. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова», 2006. – С. 72-73.

6. Прокопец Р.В. Вынос питательных веществ с твердым стоком на темно-каштановых почвах при орошении козлятника восточного // Системные исследования природно-техногенных комплексов Нижнего Поволжья: сб. науч. работ. – Саратов, 2007.– С. 124-127.

7. Прокопец Р.В., Аржанухина Е.В., Шаврин Д.И., Завадский И.С. Планирование природоохранных мероприятий: методические указания к выполнению расчетно-графических работ – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ имени Н.И. Вавилова», 2012. – 29 с.

8. Прокопец Р.В., Чумакова Л.Н., Аржанухина Е.В., Шаврин Д.И., Завадский И.С. Управление мелиоративными водохозяйственными системами с помощью компьютерных технологий: методические указания к выполнению лабораторных работ. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ имени Н.И. Вавилова», 2012. – 26 с.

9. Пронько В.В., Корсак В.В., Дружкин А.Ф. Влияние погодных условий и агротехнических приемов на эффективность удобрений в степном Поволжье // Агрохимия, 2004, № 8, С. 20-26.

10. Пронько Н.А., Корсак В.В. Метод расчета доз органических и минеральных удобрений для культур орошаемых севооборотов по прогнозному ротационному балансу элементов питания // Агрохимия, 2001, № 7, С. 66-71.

11. Пронько Н.А., Корсак В.В., Корнева Т.В. Особенности дегумификации орошаемых темно-каштановых почв Саратовского Заволжья // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. – 2009. – № 10. – С. 42-46.

12. Пронько Н.А., Корсак В.В., Прокопец Р.В., Корнева Т.В., Романова Л.Г. Расчет балансов гумуса и элементов питания растений в мелиоративном земледелии с применением информационных технологий / Методические указания к выполнению курсовой и лабораторно-практических работ.– Саратов, ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2010, 39 с.

13. Пронько Н.А., Корсак В.В., Фалькович А.С. Орошение в Поволжье: не повторять ошибок. – Мелиорация и водное хозяйство, 2014, №4, С. 16-19.

14. Пронько Н.А., Фалькович А.С., Романова Л.Г Изменение плодородия орошаемых каштановых почв Поволжья в процессе длительного использования и научные основы его регулирования.– Саратов: СГАУ, 2005, 220 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ

№	Название	Содержание элемента, %
азот	фосфор	калий
	Натриевая селитра	16,3	0,0	0,0
	Аммиак жидкий	82,0	0,0	0,0
	Аммиак водный	16,0	0,0	0,0
	Сульфат аммония	20,8	0,0	0,0
	Аммиачная селитра	34,0	0,0	0,0
	Мочевина (каpбамид)	46,0	0,0	0,0
	Суперфосфат гpанулированный	0,0	20,5	0,0
	Суперфосфат двойной гpанулированный	0,0	49,0	0,0
	Калий хлористый	0,0	0,0	53,0
	Калийная соль смешанная	0,0	0,0	40,0
	Сульфат калия-магния (калий-магнезия)	0,0	0,0	28,0
	Аммофос, марка А, высший сорт	12,0	52,0	0,0
	Аммофос, марка А, первый сорт	12,0	50,0	0,0
	Аммофос, марка Б, высший сорт	11,0	44,0	0,0
	Аммофос, марка Б, первый сорт	10,0	42,0	0,0
	Сульфоаммофос	12,0	39,0	0,0
	Нитpофоска, марка А	16,0	16,0	16,0
	Нитpофоска, марка Б	12,5	8,0	12,5
	Нитpофоска, марка В	11,0	10,0	11,0
	Нитpофос, марка А	23,0	17,0	0,0
	Нитpофос, марка Б	24,0	14,0	0,0
	Нитpоаммофос, маpка А	23,0	23,0	0,0
	Нитpоаммофос, маpка Б	16,0	24,0	0,0
	Нитpоаммофос, маpка В	25,0	20,0	0,0
	Нитpоаммофоска	13,0	19,0	19,0
	Каpбоаммофоска	17,0	17,0	17,0
	Жидкие комплексные удобpения	10,0	34,0	0,0

№	Название	Содержание, %
азота	фосфора	калия	воды
	Навоз КРС на соломенной подстилке	0,45	0,23	0,50	77,30
	Навоз свиной на соломенной подстилке	0,45	0,19	0,60	72,40
	Навоз конский на соломенной подстилке	0,58	0,28	0,63	64,60
	Навоз смешанный на соломенной подстилке	0,50	0,25	0,60	71,30
	Навозная жижа (КРС)	0,26	0,12	0,38	98,80
	Навозная жижа (свиная)	0,31	0,06	0,36	98,80
	Навозная жижа (конская)	0,39	0,08	0,58	98,80
	Птичий помет	0,90	1,70	0,90	56,00

6.Плотность почвы, содержание гумуса и доступных элементов питания в верхнем 30-сантиметровом слое

№	Тип почвы	Плотность, т/м 3	Содержание гумуса, %	Содержание, мг/100 г почвы
фосфора	калия
	Южный малогумусный чернозем	1,15	3,6	5,1
		1,20	5,4	9,2
	Южный среднесуглинистый чернозем	1,22	4,7	5,5
	Темно-	1,14	2,8	4,2
	Темно-каштановая тяжелосуглинистая	1,28	3,6	7,0
	Каштановая среднесуглинистая	1,22	2,9	4,8
	Светло-каштановая тяжелосуглинистая	1,30	2,4	3,8
	Светло-каштановая легкосуглинистая	1,35	1,8	4,1

Варианты исходных данных для расчета баланса и изменения содержания гумуса и элементов питания

	Культуры	Урожайность, т/га	Внесение удобрений
Органических, т/га	Минеральных, кг/га
В 1	Яровая пшеница	2,0		Нитpофос, марка А,120
Каштановая среднесуглинистая	Люцерна на сено
Люцерна на сено			Калий хлористый, 260
Кукуруза на силос		Навоз КРС, 100
Соя	1,9
Картофель
Озимая пшеница	3,8
Кукуруза на силос			Аммиак жидкий, 200
Сорго силосное		Навоз КРС, 120
Яровая пшеница	2,2
В 2	Яровая пшеница	2,5
Южный малогумусный чернозем	Сахарная свекла		Навозная жижа КРС, 180
Горохоовсяная травосмесь			Аммофос, марка А, высший соpт, 150
Подсолнечник	0,7		Суперфосфат двойной, 90
Просо	1,5	Птичий помет, 25
Кукуруза на зерно			Аммиачная селитра, 200
Яровой ячмень	1,9
Соя	2,1
Горохоовсяная травосмесь			Каpбоаммофоска, 85
Суданская трава на силос			Калий хлористый, 265
В 3	Овес	2,2
Южный тяжелосуглинистый чернозем	Люцерна на сено
Люцерна на сено
Картофель		Птичий помет, 45
Кукуруза на силос			Сульфат аммония, 135
Озимая пшеница	4,5
Просо	2,0		Мочевина (карбамид), 65
Сахарная свекла		Навоз свиной, 175
Вика яровая на зеленый корм			Сульфат калия-магния, 275
Соpго-суданко-вый гибрид			Сульфоаммофос, 80

Оказывает не только большое влияние на увеличение урожайности сельскохозяйственных культур, но способствует увеличению потенциального плодородия почвы. Характер этих изменений находится в тесной зависимости от складывающегося баланса основных питательных веществ в земледелии: соединений фосфора, азота и калия. При положительном балансе, т.е. когда поступление в почву элементов питания превышает их вынос с урожаем, происходит увеличение плодородия почвы, при отрицательном - уменьшение.

В период интенсивной сельского хозяйства баланс азота, фосфора и калия в целом по России складывался положительно, и практически повсеместно наблюдалось постепенное накопление питательных веществ в пахотных почвах. Темпы этого накопления заметно различались по зонам страны и наиболее высокими были в Нечерноземной зоне.

В зоне распространения дерново-подзолистых почв возмещение выноса фосфора урожаем в сумме за 1971-1990 гг. составило 44,2 %, или сверх выноса было внесено более 800 кг/га Р2О5. В результате средневзвешенное содержание подвижного фосфора увеличилось с 62 до 137 мг/кг почвы, или более чем в 2 с лишним раза. На серых лесных почвах внесение фосфора за этот же период превысило вынос с урожаем почти на 500 кг/га, что позволило поднять средневзвешенное содержание Р205 с 57 до 112 мг/кг. Отмечено также увеличение запаса подвижного фосфора на и каштановых почвах, но в несколько меньших размерах.

В настоящее время, когда применение удобрений в стране резко сократилось, создались предпосылки для обратного процесса: обеднения почв питательными веществами.

Для оценки размеров и скорости данного процесса представляют интерес сведения о балансе питательных веществ в земледелии различных почвенно-климатических зон и регионов страны. Агрохимическое обследование конкретных участков проводится не ежегодно, а периодически - один раз в 5-10 лет. Для получения представлений о возможных изменениях содержания питательных веществ в почве, которые могут произойти между циклами обследования, требуется ежегодное определение баланса питательных веществ в земледелии. Это позволит прогнозировать направленность изменений агрохимических свойств почвы и давать научно обоснованные рекомендации по сохранению или повышению почвенного плодородия, рациональному использованию ограниченных ресурсов удобрений.

Исходной информацией для определения баланса азота, фосфора и калия являются статистические данные о внесении минеральных и органических удобрений, данные об урожайности и валовых сборах возделываемых сельскохозяйственных культур, данные о структуре посевных площадей.

В расходной части баланса учитывался вынос питательных веществ с урожаем всех сельскохозяйственных культур, возделываемых на пахотных почвах, в приходной части - поступление азота, фосфора и калия с минеральными и органическими удобрениями.

Из-за большого разнообразия почвенно-климатических и организационно-экономических условий России ситуация в каждом регионе складывается по-разному, поэтому определение баланса было выполнено в земледелии всех субъектов Российской Федерации.

Анализ баланса питательных веществ в земледелии России в 2001 г. свидетельствует, что его основной особенностью является ярко выраженный дефицитный характер. Одной из причин этого является весьма незначительный уровень применения минеральных и органических удобрений. В среднем по стране в 2001 г. на 1 га пашни было внесено 12 кг минеральных удобрений азота, фосвфора, калия, а вместе с органическими удобрениями - 21,4 кг.

Наименьшее количество удобрений было использовано в Сибири: в среднем 5,1 кг/га с отклонениями от 0,1 кг/га в Республике Тыва до 14,3 кг/га в Красноярском крае.

При сложившемся уровне применения удобрений дефицит азота в целом по Российской Федерации в 2001 г. составил 24,6 кг/га, фосфора - 6,6 кг/га и калия - 33,6 кг/га, или в сумме - 64,8 кг/га. Ни в одном субъекте Российской Федерации ни по одному элементу баланс не был положительным.

Оценка баланса питательных веществ по его интенсивности показала, что в целом по Российской Федерации возмещение выноса азота с урожаем составило 32 %, фосфора - 38 % и калия - 15 %.
Согласно основателю агрохимии в России Д.Н. Прянишникову, для поддержания плодородия почв и наращивания урожаев необходимо возвращать полям не менее 80 % потребленного урожаями азота, 100 % - фосфора и 70-80 % - калия в виде органических и минеральных удобрений.

По данным Государственной агрохимической службы Российской Федерации на 1 января 2001 г. 53 млн га, или 42,6 % имеют низкое содержание гумуса; 36,7 млн га пахотных земель, или 31,7 % - повышенную кислотность; 24,2 млн га, или 19,5 % - низкое содержание подвижного фосфора и 11,2 млн га, или 9% - низкое содержание обменного калия. За период 1992-2001 гг. посевная площадь по России сократилась на 29,2 млн га, или 25,5 %, в том числе под зерновые культуры - на 16,3 млн га, или 26,3 %; лен-долгунец - на 219 тыс. га, или в 2 раза; сахарную свеклу - на 633 тыс. га, или 44 %; кормовые культуры - на 13,4 млн га, или 31,5 %.

Показатели баланса отражают пути превращения и расхода питательных веществ минеральных и органических удобрений, долю элементов питания, продуктивно используемую и отчуждаемую растениями из почвы и воспроизводимую за счет органических и минеральных удобрений. Баланс питательных веществ в системе почва-растения-удобрения составляет часть общего процесса взаимодействия элементов питания и относится к малому биологическому круговороту. Рассчитывается баланс путем сопоставления количества элементов питания, поступивших в почву, с их расходом на создание урожая и непроизводительными потерями.
Учет результатов баланса позволяет планировать производство продуктов сельского хозяйства с наименьшими затратами и более высокой окупаемостью органических и минеральных удобрений, прогнозировать потребность в удобрениях и изменение обеспеченности почв питательными веществами, регулировать плодородие почв, охрану окружающей среды. Расчеты баланса питательных веществ по отдельным хозяйствам и севооборотам позволяют установить более обоснованные системы удобрений сельскохозяйственных культур, уменьшить потери питательных веществ.
Для оценки эффективности сельскохозяйственного производства крупных регионов, областей, районов, хозяйств используются различные виды баланса питательных веществ в земледелии: биологический, хозяйственный, дифференцированный и эффективный.
Биологический баланс дает наиболее полное представление о круговороте веществ. В приходные статьи биологического баланса включаются поступления питательных веществ с органическими и минеральными удобрениями, осадками, семенами, симбиотическая и несимбиотическая азотфиксация, в расходные – содержание питательных веществ в основной и побочной продукции, отчуждаемой с поля, в корневых и послеуборочных остатках.
Хозяйственный баланс определяется по валовому поступлению и отчуждению элементов питания. При расчете хозяйственного баланса учитываются все приходные и расходные статьи, в том числе и непроизводительные потери. Хозяйственный баланс характеризует не только долю участия удобрений в малом биологическом круговороте, обеспеченность сельскохозяйственных культур элементами питания, но и характер изменения их содержания в почве, позволяет количественно прогнозировать тенденции изменения плодородия почв. В то же время хозяйственный баланс не дает полного представления об условиях питания отдельных культур или севооборота в целом, так как растения используют только часть элементов питания из внесенных удобрений.
Дифференцированный баланс. При расчетах этого вида баланса количество минеральных удобрений относится не на всю площадь земель, а только на площадь их первоочередного применения, т.е. на почвах недостаточно обеспеченных элементами питания.
Эффективный баланс определяется с учетом возможных коэффициентов использования питательных веществ из удобрений в год их внесения или за ротацию севооборота.
Баланс питательных веществ оценивается показателями дефицита элементов питания или их избытком, интенсивностью, структурой, емкостью, реутилизацией питательных веществ.
Дефицит или избыток элементов питания представляет разницу между всеми источниками их поступления и расхода и выражается в абсолютных (кг, тонны) или относительных (%) величинах на всю площадь или единицу площади.
Интенсивность баланса – отношение поступления элементов питания к выносу их урожаем. Выражается в виде процентов или коэффициентов. Величина интенсивности баланса менее 100% характеризует дефицитный баланс, более 100% - положительный.
Емкость баланса – сумма выноса из почвы и всех статей возмещения питательных элементов. Она характеризует мощность круговорота веществ. Чем больше емкость баланса, тем интенсивнее земледелие в исследуемом регионе, области, хозяйстве.
Структура баланса – характеризует долевое участие отдельных статей прихода и расхода элементов питания. Анализ структуры баланса позволяет оценить источники поступления, затраты на производство единицы продукции.
Реутилизация питательных веществ – определяется как отношение поступления в почву элементов питания с навозом к выносу их урожаем, т.е. реутилизация характеризует повторное использование элементов питания, поступивших с минеральными удобрениями через растениеводческую продукцию (солома, корм животных), прошедшую через животноводческие фермы и возвращаемую на поле в виде навоза.
Степень реутилизации элементов питания определяется в основном специализацией хозяйства, концентрацией животноводства. Высокий повторный возврат элементов питания имеет место в хозяйствах животноводческого направления, где меньше товарность растениеводческой продукции. Если в качестве органических удобрений используется не навоз, а торфонавозные компосты, то при определении степени реутилизации из общего количества элементов питания, поступивших в почву с органическими удобрениями, необходимо вычесть их наличие в торфе, используемом для приготовления компостов.
Баланс азота, фосфора и калия в земледелии Республики Беларусь, рассчитанный за период с 1966 по 1998 г., достаточно объективно отражает характер использования минеральных и органических удобрений (табл. 8.36 - 8.38).
В 1986-1990 гг. внесение азотных удобрений на пашне республики составляло 88 кг/га д.в., что вместе с азотом в органических удобрениях обеспечивало положительный баланс азота 23,8 кг/га, а интенсивность – 118%. Минимальное применение азотных удобрений, равно как фосфорных и калийных, отмечено в 1995 г. Баланс азота в этом году составил 9,2 кг/га, что свидетельствует о его недостатке для формирования урожайности возделываемых культур. В дальнейшем интенсивность баланса азота поддерживалась на уровне 100%, однако поступление его с минеральными удобрениями 51-55 кг/га д.в. было ниже необходимой потребности.
Баланс фосфора на пашне за период после 1986 г. снизился от 58-59 кг/га д.в. до 12-17 кг/га д.в. в 1997-1998 гг. Практически начиная с 1994 г. поступление фосфора с минеральными удобрениями не компенсирует вынос его с урожаем. Применение фосфорных удобрений на уровне 20-23 кг/га д.в. недостаточно для получения высоких и стабильных урожаев сельскохозяйственных культур и поддержания достигнутого содержания Р2О5 в почвах.
Применение калийных удобрений за последние 15 лет было более стабильным, однако в 1993-1996 гг. оно обеспечивало только слабоположительный баланс (6,0-24,5 кг/га) и было недостаточным для поддержания почвенного плодородия.
Для обеспечения эффективного использования удобрений рекомендуется поддерживать интенсивность баланса азота на уровне 100 - 110, фосфора – 130-150, калия – 140-160% при содержании Р2О5 и К2О в почвах в пределах 140-200 мг/га.

Питание - процесс усвоения организмом питательных веществ, необходимых для поддержания жизни, здоровья и работоспособности. При правильном питании человек меньше подвергается различным заболеваниям и легче с ними справляется. Рациональное питание имеет также профилактич. значение для предупреждения преждевременного старения. При желудочно-кишечных, сердечно-сосудистых и других заболеваниях специально составленный рацион и режим питания являются одним из лечебных назначений.

Питание должно быть организовано таким образом, чтобы оно обеспечивало гармоническое развитие и слаженную деятельность организма. Для этого пищевой рацион должен быть по количеству и качеству сбалансирован с потребностями человека соответственно его профессии, возрасту, полу. Физиологические потребности организма зависят от множества условий. Большинство этих условий постоянно меняется, так что точно сбалансировать питание на каждый момент жизни практически невозможно. Но организм обладает специальными регуляторными механизмами, позволяющими использовать из принятой пищи и усваивать необходимые питательные вещества в таком количестве, которое ему требуется в данный момент. Однако регуляторные приспособительные способности организма имеют определенные пределы: они ограничены в детском и пожилом возрасте. Кроме того, многие пищевые вещества, напр, некоторые витамины, незаменимые аминокислоты, человеческий организм не в состоянии образовать в процессе обмена, они должны поступать с пищей, иначе возникают болезни, связанные с неполноценным питанием.

Свойства пищевых веществ и потребность в них организма
С пищей организм получает необходимые для жизнедеятельности белки, жиры, углеводы, а также биологически активные вещества - витамины и минералы, соли. Количество энергии, выделяемой при усвоении организмом того или иного пищевого продукта, называется калорийностью этого продукта. Потребность в различных пищевых веществах и энергии зависит от пола, возраста и характера трудовой деятельности. Для правильного составления рациона питания с учетом характера трудовой деятельности специалисты в области гигиены питания подразделяют все взрослое население на 4 группы. К первой группе относятся лица, работа которых не связана с затратой физического труда или требует незначительных физических усилий: работники умственного труда, работники пультов управления, диспетчеры и другие, работа которых связана с определенным нервным напряжением, все служащие. Ко второй группе относятся работники механизированных производств и работники сферы обслуживания, труд которых не требует большого физич. напряжения: медсестры, санитарки, продавцы, проводники, кондукторы, работники радиоэлектронной промышленности, связисты, телеграфисты, швейники, работники, занятые на автоматизированных процессах и т. п. К третьей - работники производств с частично механизированным процессом труда и работники сферы обслуживания, труд которых связан со значительным физическим напряжением: станочники, текстильщики, обувщики, водители поездов метро, автобусов, трамваев, троллейбусов, почтальоны, работники прачечных и предприятий общественного питания (кроме административно-управленческого аппарата), агрономы и бригадиры тракторных и полеводческих бригад и т. п. К четвертой - работники полумеханизированных или немеханизированных производств средней и большой тяжести труда: горнорабочие, шахтеры, водители грузовых автомобилей, металлурги, кузнецы, основная масса сельскохозяйственных рабочих и механизаторов, рабочие, занятые на лесозаготовках и т. п. Лица, труд которых связан с большим нервным напряжением (работники пультов управления, диспетчеры и т. п.) по потребности в энергии и белках приравниваются к I группе интенсивности труда, а по потребности в витаминах - к III. Кроме того, для некоторых контингентов населения установлены специальные нормативы. Так, потребность в калориях мужчин, занятых особо тяжелым ручным трудом (землекопы, грузчики, лесорубы и т. п.), составляет 4500 ккал, студентов - 3300 ккал, студенток - 2800 ккал.

Правильное составление индивидуального рациона питания возможно лишь при знании химического состава пищевых продуктов.

Белки
Белки представляют собой важнейшую составную часть пищи. Недостаточность белков в питания является одной из причин повышенной восприимчивости организма к инфекционным заболеваниям. При недостаточном количестве белков снижается кроветворение, задерживается развитие растущего организма, нарушается деятельность нервной системы, печени и других органов, замедляется восстановление клеток после тяжелых заболеваний. Избыток белков в рационе также может принести вред организму.

В принятых в СССР нормах питания рекомендовано, чтобы в пищевом рационе за счет белка было обеспечено в среднем 14% общей калорийности . Растительные продукты - злаки, бобовые, картофель - представляют собой ценный и важный источник обеспечения организма белками. Однако необходимо, чтобы в дневном рационе растительные белки составляли не более 40% .

Важное значение в питания имеют азотистые экстрактивные вещества, содержащиеся в мясе, рыбе и грибах. Мясные и рыбные бульоны, грибные отвары, благодаря присутствию в них экстрактивных веществ, способствуют улучшению пищеварения, вызывая повышенное выделение пищеварительных соков. Вместе с тем азотистые экстрактивные вещества в связи с содержанием в них так наз. пуриновых оснований требуют усиленной работы печени.

Углеводы
Свыше половины энергии, необходимой для нормальной жизнедеятельности, организм человека получает с углеводами. Они содержатся преимущественно в продуктах растительного происхождения. Большое количество углеводов в виде крахмала содержится в хлебе, крупах, картофеле, а в виде сахаров - в сахаре, кондитерских изделиях, сладких сортах плодов и ягод. Углеводы имеют исключительно важное значение для деятельности мышц, нервной системы, сердца, печени и других органов.

Углеводы играют определенную роль в процессах обмена веществ. Они необходимы для нормального усвоения организмом жиров. Но избыточное поступление сахара в сочетании с общим высококалорийным питанием может привести к ожирению, раннему развитию атеросклероза и снижению работоспособности. Особенно неблагоприятно избыточное поступление сахара для люден пожилого возраста, у которых избыток сахара может способствовать прогрессированию атеро-склеротического процесса. Кроме названных отрицательных последствий, избыточное поступление сахара может привести к возникновению гипергликемии (повышенное содержание сахара в крови), которая отрицательно сказывается на функции поджелудочной железы.

В нормальном пищевом рационе углеводов должно быть приблизительно в 4 раза больше, чем белков. Потребность в углеводах определяется величиной энергетических затрат. Чем интенсивнее физическая нагрузка, тем больше объем мышечной работы, тем выше потребность в углеводах. Пожилым людям, а также лицам, занимающимся умственным трудом и имеющим избыточный вес, рекомендуется, чтобы количество ежедневно поступающего в организм сахара не превышало 15% от общего суточного количества углеводов .

Нормирование углеводов может производиться соответственно калорийной ценности суточного пищевого рациона. При этом на каждую 1000 ккал предусматривается 124 г углеводов. Сахар в чистом виде (в варенье, меде, конфетах и кондитерских изделиях), быстро всасываясь в кишечнике, вызывает у некоторых людей ряд неприятных ощущений: усиленное потоотделение, тошноту, сменяющиеся вялостью, слабость, вплоть до полуобморочного состояния в т. д. Эти явления объясняются тем, что количество сахара в крови быстро и резко увеличивается, а затем сильно падает, в результате чего возбуждается нервная система. Поэтому не следует употреблять в сутки более 100 г сахара и сахаристых, в том числе и кондитерских, изделий.

Два раза в день по блюду из круп, макарон или бобовых, блюдо и гарнир из картофеля или овощей, 400-500 г хлеба и около 90-100 г сахара и сладостей вполне обеспечивают суточную потребность в углеводах взрослого человека.

В растительных продуктах наряду с углеводами, обеспечивающими организм энергией, содержатся так назывваемые непищевые углеводы - клетчатка . Практического значения как источник энергии в пищевом рационе она не имеет, усваиваясь примерно на 25%, но способствует нормальной функции кишечника: раздражая стенки кишок, она вызывает их движение - перистальтику. При употреблении пищи, лишенной клетчатки, перистальтика ослабевает, что способствует возникновению запоров.

Серый пшеничный хлеб, ржаной хлеб, овощи нужно повседневно включать в меню. Очень полезны сырые овощи и фрукты; они ценны также и тем, что содержат так называемые пектиновые вещества. Являясь углеводами, пектиновые вещества имеют некоторую питательную ценность. Однако главное их значение для пищеварения заключается в том, что они способствуют лучшему опорожнению кишечника, усиливая его перистальтику.

Жиры
Жиры представляют собой готовый «горючий» материал, который снабжает организм энергией. Жиры необходимы для обеспечения нормального усвоения организмом белков, некоторых минерал, солей, а также жирорастворимых витаминов. Наличие жиров в пище придает различным блюдам высокие вкусовые качества, способствует возбуждению аппетита, имеющего важнейшее значение для нормального пищеварения.

Жиры, поступающие с пищей, частично идут на создание жировых запасов. Удовлетворение потребности в жире и всех его компонентах зависит от вида и качества жира - установлена взаимодополняемость животных и растительных жиров. Оптимальный в биологическом отношении баланс создается при включении в суточный рацион 70-80% животных жиров и 20-30% растительных.

Нормы поступления в организм жиров рассчитывают с учетом возраста, характера трудовой деятельности, национальных особенностей и климатических условий. В нормах питания, рекомендованных для населения СССР, предусматривается в суточном рационе 30% калорий за счет жира. Нормирование жира может производиться соответственно калорийной ценности суточного пищевого рациона. При этом на каждую 1000 ккал предусматривается 35 г жира. Определенное значение имеет качественный состав жиров, входящих в пищевой рацион. В пищу употребляют жиры различных животных, птиц и рыб, молочный жир (гл. обр. сливочное или топленое масло), а также жиры растительного происхождения (подсолнечное, соевое, арахисное, оливковое и другие масла).

Растительные жиры надо повседневно включать в рацион по 20-25 г. Вместе с растительными жирами в пищевой рацион следует включать говяжье и свиное сало и особенно сливочное масло. Животных жиров должно быть в дневном рационе около 75-80 г (из них 40 г в натуральном виде, а остальные - в различных пищевых продуктах). В состав пищевого рациона входят также нек-рые жироподобные вещества - холестерин и лецитин. Холестерин, к-рый содержится в значительном количестве в животных жирах, яичных желтках, икре, мозгах, печени, почках, играет большую роль в жизнедеятельности организма, в частности в деятельности нервной системы.

Лецитин благодаря содержанию в нем фосфора и холина является биология, антагонистом холестерина. Он стимулирует развитие растущего организма, благоприятно влияет на деятельность нервной системы, печени, стимулирует кроветворение, повышает сопротивляемость организма токсич. веществам, улучшает усвоение жиров, препятствует развитию атеросклероза. Значительное количество лецитина содержится в гречневой крупе, пшеничных отрубях, салате. Много лецитина в сое, фасоли и других зернобобовых.

Минеральные соли
Минеральные вещества входят в состав всех тканей нашего тела и постоянно расходуются в процессе жизнедеятельности организма. Суточная потребность человека в минеральных солях различна. Так, суточная потребность в хлористом натрии (поваренной соли), фосфорнокислом кальции исчисляется в граммах, суточная потребность в солях меди, марганца, йода исчисляется в миллиграммах. Наконец, есть такие минеральные соли, суточная потребность в которых исчисляется в тысячных долях миллиграмма - микрограммах. Потребность организма в минеральных солях обычно полностью обеспечивается при разнообразном питании.

Среди разнообразных минеральных солей, которые человек получает с пищей, значительное место занимает поваренная соль. Пресная пища, даже самая разнообразная, быстро приедается и вызывает отвращение. Кроме того, поваренная соль необходима для поддержания нормального количества жидкости в крови и тканях, она влияет на мочевыделение, деятельность нервной системы, кровообращение, участвует в образовании соляной кислоты в железах желудка.

Всего в организме содержится около 300 г соли, а за год человек съедает около 5,5 кг соли. В дополнение к 3-4 г соли, содержащимся в натуральных пищевых продуктах суточного рациона, несколько граммов соли съедается с хлебом (в 100 г ржаного хлеба ее имеется около 1,5 г, а в 100 г пшеничного хлеба - 0,5-0,8 г), несколько граммов прибавляется при варке пищи. В среднем за день следует употреблять до 12 г соли. Костный скелет составляет ок. 1/5 - й веса человеческого тела, а кости на 2/3 состоят из минеральных солей. В состав костной ткани входит около 99% всего кальция , имеющегося в организме человека. Однако оставшаяся часть кальция играет большую роль, участвуя в самых разнообразных процессах обмена веществ. Соли кальция имеются почти во всех пищевых продуктах, но не всегда усваиваются организмом человека. Для обеспечения организма необходимым количеством солей кальция нужно включать в пищевой рацион продукты, содержащие в значительном количестве хорошо усвояемый организмом кальций. К таким продуктам относятся молоко, молочнокислые продукты, сыр, яичный желток.

Фосфор играет большую роль в жизнедеятельности организма. Кроме участия в образовании костной ткани, в значительном количестве фосфор входит в состав нервной ткани, поэтому он необходим для нормальной деятельности нервной системы. Соли фосфора содержатся почти во всех пищевых продуктах как растительного, так и животного происхождения; много фосфора имеется в орехах, хлебе, крупах, мясе, мозгах, печени, рыбе, яйцах, сыре, молоке.

Соли магния имеют большое значение для нормальной деятельности сердечнососудистой системы. Особенно они необходимы в пожилом возрасте, т. к. способствуют выведению из организма избыточного количества холестерина. Много солей магния содержится в отрубях, а следовательно, и в хлебе из муки грубого помола, в гречневой и ячневой крупах, в морской рыбе.

Калий имеет особенно важное значение для обеспечения нормальной деятельности сердечно-сосудистой системы, т. к. он усиливает мочевыделение. Бахчевые овощи (тыква, кабачки, арбузы), яблоки, курага, изюм, содержащие много солей калия, рекомендуются людям, страдающим заболеваниями сердца, гипертонической болезнью.

Потребность организма в железе и меди очень невелика и исчисляется тысячными долями грамма в сутки, но эти элементы играют исключительно важную роль в кроветворении. Потребность организма в йоде также незначительна, но отсутствие его в пищевых продуктах приводит к нарушению деятельности щитовидной железы и развитию так наз. эндемического зоба. Для предупреждения развития этого заболевания к поваренной соли, которой снабжается население районов, где почва и вода не содержит йода, добавляется некоторое количество солей йода. Много солей йода содержат морская рыба (треска, камбала, морской окунь) и продукты моря (морская капуста, кальмары, крабы, креветки и др.).

Соли кобальта , который относится к микроэлементам, играют большую роль в кроветворении, т. к. кобальт входит в состав витамина B12. В значительном количестве они содержатся в горохе, свекле, красной смородине, клубнике.

Вода относится к веществам, не образующим энергии при их использовании в организме, но без воды жизнь невозможна.

При введении в пищевой рацион необходимого количества жидкости обеспечивается надлежащий объем (вес) пищи, который создает чувство насыщения. Суточная потребность в воде в среднем ок. 35-40 мл на 1 кг веса тела, т. е. ок. 2,5 л. Значительная часть этой нормы (ок. 1 л) содержится в пищевых продуктах: например, в кашах - до 80% воды, в хлебе - около 50%, в овощах и фруктах - до 90%. Так называемая свободная жидкость, содержащаяся в супе, компоте, молоке, чае, кофе и других напитках, должна составлять около 1,2 л при общем весе дневного рациона ок. 3 кг. Количество воды, вводимое в организм с пищей и питьем, меняется в зависимости от климатических условий и степени интенсивности физической работы.

Витамины являются обязательной и незаменимой составной частью рациона. Они обеспечивают нормальную жизнедеятельность организма, участвуют в процессе усвоения других пищевых веществ, способствуют повышению сопротивляемости организма различным вредным воздействиям внешней среды, повышают трудоспособность человека.

Разнообразный состав пищевых продуктов в рационе и правильная кулинарная обработка пищи способствуют сохранению витаминов. При тяжелом физическом труде, беременности, у живущих в северных районах потребность в витаминах возрастает. В таких условиях возникает необходимость употреблять витаминные препараты.

Усвоение пищи зависит от вида продукта и от того, насколько разнообразно питание. Лучше усваиваются продукты животного происхождения, при этом главное значение имеет усвоение белков. Белки мяса, рыбы, яиц и молочных продуктов усваиваются лучше, чем белки хлеба, круп, овощей и плодов. Важнейший фактор правильного питания - разнообразие пищи. Однообразная пища приедается и хуже усваивается. При употреблении в пищу мяса, хлеба и круп усваивается в среднем 75% содержащихся в них белков, а при добавлении овощей усвояемость возрастает до 85-90%. Значительно повышают усвояемость пищевых веществ правильная, достаточная термическая обработка продуктов и их измельчение.

Режим питания включает следующие понятия:

1) количество приемов пищи,

2) интервалы между приемами пищи,

3) распределение калорийности суточного рациона между отдельными приемами пищи. Наиболее рационально четырехразовое питание, при котором создается равномерная нагрузка на пищеварительный тракт и обеспечивается наиболее полноценная обработка пищи пищеварительными соками. Прием пищи в одно и то же время вырабатывает рефлекс на наиболее активное выделение в установленное время желудочного сока. Распределение суточного рациона при четырехразовом питании производится в зависимости от распорядка дня и установившейся привычки. В любом случае последний прием пищи должен быть не менее чем за 2-3 часа до сна. Наиболее целесообразным является следующее распределение рациона: завтрак - 25%, обед - 35%, полдник - 15%, ужин - 25% . При работе в ночную смену за 2-3 часа до работы ужин должен составлять 30% суточного рациона и, кроме того, предусматривается прием пищи во 2-й половине ночной смены.

Для нормального пищеварения важен также температурный режим пищи. Горячая пища должна иметь температуру 50-60°, холодные блюда - не ниже 10°.

Питание лиц пожилого возраста
У лиц в возрасте 60 лет и старше процессы обмена веществ становятся менее интенсивными. С этим связано и изменение (по сравнению с лицами зрелого возраста) потребности в калорийности пищи и количестве получаемых белков, жиров и углеводов.

В питании людей пожилого возраста рекомендуется значительно ограничить или исключить из рациона питания крепкие мясные бульоны, грибные отвары, острые приправы, как с целью создания щадящих условий для органов пищеварительной, сердечно-сосудистой и мочевыделительной систем, так и для нормализации водно-солевого обмена; ограничить продукты, содержащие значительное количество холестерина (яичный желток, икра, мозги, печень и т. п.) и тугоплавких жиров (баранье, свиное сало и т. п.). Необходимое количество животных белков и жиров должно поступать с молочными продуктами. Весьма желательно включать в питание пожилых людей овощи и фрукты, особенно в свежем, сыром виде. Необходимо также ограничивать количество поваренной соли. Пожилой возраст требует более внимательного отношения к соблюдению режима питания, однако не следует резко менять привычный режим, важно соблюдать привычное время приема пищи.

Питание беременной женщины и кормящей матери
При беременности потребность в белках, а частично и в жирах, кальции, фосфоре увеличивается. В зависимости от характера работы и веса тела беременная женщина должна получать от 100 до 120 г легкоусвояемого и полноценного белка в сутки , из них примерно 65 г должен составлять белок животного происхождения. Основными источниками белка являются молоко, творог, сыр, рыба и мясо, причем мясо следует употреблять нежирное, лучше в вареном виде. Ежедневный прием молока обеспечивает поступление в организм беременной женщины необходимого количества белка, кальция и фосфора. Питание беременной женщины необходимо обогащать витаминами. Беременная женщина нуждается также в повышенном поступлении в организм железа. Особенно богаты им печень, яичный желток, зелень, фрукты. В период беременности следует избегать употребления избыточного количества поваренной соли; женщины, предрасположенные к полноте, должны ограничивать потребление жиров и углеводов.

В период кормления ребенка женщина должна получать более обильное питание, чем во время беременности. Калорийность рациона следует увеличить, а количество белка должно составлять не менее 130 г, в т. ч. не менее 80 г животного. Следует увеличить количество выпиваемого молока, больше употреблять яиц, масла, сыра, овощей, фруктов. Кормящая женщина должна следить за своим весом, который к концу второго месяца после родов должен вернуться к весу до беременности и в течение всего периода кормления оставаться стабильным.

Детское питание
Пища ребенка должна содержать те же пищевые и биологически активные вещества, которые входят в рацион взрослого человека, однако их соотношение и подбор продуктов - источников этих веществ - должны соответствовать возрасту ребенка. Недостаточное или избыточное по количеству, неполноценное по качеству питание отрицательно влияет на физическое и умственное развитие ребенка.

Повышенный основной обмен и высокие (в связи с подвижным образом жизни) энерготраты у детей требуют достаточного поступления в организм белка и пищи высокой калорийности.

В питании детей младшего возраста соотношение белков, жиров, углеводов должно составлять 1:1:3, более старшего возраста - 1:1:4, предусмотрен большой удельный вес продуктов животного происхождения.

Удельный вес белка животного происхождения в рационе детей младшего возраста - 70-80% , школьного возраста - 60-65% от общего количества белка. Такое поступление животного белка обеспечивается за счет включения в детское питание мяса, рыбы, яиц, молока в достаточном количестве. В суточный рацион детей ясельного возраста должно входить не менее 600- 800 мл молока, в рацион школьника - 400-500 мл. Разнообразно значение жиров в питании детей - они обеспечивают усвоение витаминов А и D, поступление необходимых для организма полиненасыщенных жирных кислот и фосфатидов. Избыточное содержание жира в рационе отрицательно влияет на развитие организма - нарушается обмен веществ, ухудшается использование белка, нарушается пищеварение, появляется избыточный вес. Потребность детей в жирах должна удовлетворяться в основном за счет сливочного масла и молочных продуктов.

Углеводы необходимы для детей, т. к. они являются хорошим источником энергии. Особо важное значение имеют легкоусвояемые углеводы, которые содержатся в ягодах, фруктах и продуктах их переработки, в молоке содержится незаменимый для детей углевод - лактоза. Однако следует помнить и об отрицательном влиянии избыточного поступления углеводов (выше физиологических норм) на детский организм, что проявляется в нарушении обмена, снижении устойчивости к заболеваниям, ожирении.

Важное значение в питании детей имеет достаточный и разнообразный витаминный и минеральный состав пищи. Основными источниками этих жизненно необходимых веществ являются свежие овощи и фрукты, молоко и молочные продукты, а также мясо и рыбопродукты, жиры, крупяные и хлебобулочные изделия.

Одним из основных требований рационального детского питания является строгое соблюдение режима питания. В дошкольном возрасте рекомендуется принимать пищу не менее 5 раз в день , т. е. через каждые 2-3 часа, причем завтрак должен составлять 20-25% суточной калорийности, второй завтрак - 15%, обед - 25-30% , полдник- 15%, ужин - 20-25%. Для детей школьного возраста рекомендуется четырехразовое питание, причем завтрак должен составлять 25% суточной калорийности, обед - 30%, полдник - 20% и ужин - 25% .

Питание детей является существенным оздоровительным фактором. Важна его правильная организация в детских дошкольных учреждениях, а также в школах. Обязательным условием является обеспечение школьников горячими завтраками, а групп продленного дня - и обедами.

Лечебно-профилактическое питание
В нашей стране утвержден перечень профессий и производств, на которых предусмотрена выдача бесплатного лечебно-профилактического питания, способствующего укреплению организма и повышению его сопротивляемости неблагоприятным факторам внешней среды, нормализации обмена веществ и улучшению функционирования органов и систем, которые подвергаются наибольшей опасности при воздействии вредных химических или физических производственных факторов, уменьшению всасывания из желудочно-кишечного тракта и увеличению выделения из организма токсического агента.

В соответствии с этими задачами разработаны специальные рационы, составлены перечни пищевых продуктов и установлены нормы выдачи витаминных препаратов в зависимости от неблагоприятных производственных факторов, воздействующих на организм. Рацион № 1 предназначается для лиц, занятых на производстве, где имеются источники ионизирующего излучения. Рацион № 2 предназначен для лиц, занятых на производстве фтористых соединений, окислов хрома, азотной и серной к-т, цианистых соединений. Рацион № 3 предназначается для рабочих, имеющих контакт со свинцом. Рацион № 4 предназначен для лиц, работающих с соединениями мышьяка, фосфора, теллура, нитро- и аминосоединениями, хлорированными углеводородами и т. д. Рацион № 5 разработан для рабочих производств, где организм работающих подвергается воздействию соединений тетраэтилсвинца, сероуглерода, тиофоса, соединений бария и марганца.

На некоторых производствах предусмотрена бесплатная дополнительная выдача витаминов. Так, при воздействии на организм фтора, хлора, хрома, цианистых соединений и щелочных металлов получают витамин А (2 мг), при действии мышьяка, теллура, тетраэтилсвинца, бромистых углеводородов, сероуглерода, тиофоса, ртути, марганца - витамин В (4 мг). Рабочие, подвергающиеся действию высокой температуры, значительному теплооблучению, занятые в хлебопекарной промышленности и махорочном производстве, ежедневно должны получать витамины А (2 мг), В4 (3 мг), В2 (3 мг), С (150 мг), РР (20 мг).

Приготовление и выдача лечебно-профилактического питания осуществляются в столовых промышленных предприятий или, по договоренности с администрацией,- в специальных диетических столовых.

«Популярная медицинская энциклопедия»
Главный редактор академик Б.В. Петровский
Москва «Советская энциклопедия» 1979 год