Эффективность удобрений максимальна при оптимальном удовлетворении растений всеми факторами жизни (свет, тепло, влага, воздушный режим и др.) в комплексе с другими приемами агротехники.
К основным условиям, влияющим на эффективность удобрений, относятся: климатические, уровень плодородия почв, дозы удобрений, соотношение в них питательных веществ, мелиоративные противоэрозионные и агротехнические мероприятия, ассортимент удобрений, биологические особенности культур и др.
Климатические условия определяют главным образом степень обеспеченности растений теплом и влагой. Для большинства- полевых культур максимальная продуктивность обеспечивается при условии, если сумма температур выше +10°C за вегетационный период составляет не менее 3000°, а влажность почвы поддерживается на уровне 60—80% от ППВ. В нашей стране такие условия климата характерны главным образом для лесолуговой и лесостепной зон. В остальных районах наблюдаются значительные отклонения климатических условий в сторону недостатка тепла (северные районы) или недостатка влаги (южные и восточные районы), что определяет эффективность применяемых удобрений.
Для рационального распределения удобрений и разработки системы удобрений в соответствии с природными особенностями отдельных районов нашей страны необходимо учитывать основные почвенно-климатические зоны с резко различным характером действия удобрений.
По характеру увлажнения лесолуговая — влажная зона, лесостепная — полувлажная, степная — полузасушливая, сухостепная с темно-каштановыми и каштановыми почвами — засушливая, полупустынная и пустынная со светло-каштановыми, бурыми и сероземными почвами — очень засушливая.
Для лесолуговой зоны характерно, что примерно в 80% случаев нет ущерба урожаю от засухи или он незначителен, в то время как в сухостепной зоне в 70% случаев урожай от засухи снижается на 40—50%. По мере перехода от лесолуговой зоны к пустынной изменяется не только стабильность урожаев, но и эффективность удобрений.
Уровень плодородия почв нашей страны, т. е. способность их обеспечивать растения питательными веществами, весьма разнообразен.
Азотное питание зависит от содержания в почве органического вещества и скорости его разложения. В дерново-подзолистых почвах лесолуговой зоны содержание гумуса низкое и общее количество освобождаемого азота в доступной для растений форме невелико. При переходе от лесолуговой зоны к лесостепной количество подвижных форм азота возрастает вследствие повышения содержания гумуса в почве. В сухой степи процент гумуса падает, но степень его разложения (особенно при наличии влаги) резко возрастает, что приводит к быстрому истощению почвы. Однако без полива освободившегося при разложении гумуса азота хватает для растений, так как при низких урожаях, получаемых в этих условиях, они усваивают питательные вещества (в первую очередь азот) в небольшом количестве.
Потребность в фосфорных и калийных удобрениях зависит от содержания подвижных форм этих элементов в почвах и степени их доступности растениям. Значительная часть земель нашей страны содержит, мало фосфора, причем доступность его при снижении влажности почвы в течение вегетационного периода падает и тем сильнее, чем ниже увлажненность данной зоны. Небольшое количество фосфора в почве свидетельствует о низком уровне ее плодородия. Опытные и производственные данные указывают на тесную связь между содержанием фосфора в почве и уровнем урожая основных культур.
Для достижения оптимального содержания фосфора в почвах различной обеспеченности им требуется внесение значительного количества фосфорных удобрений. Потребность в них растений не только не снижается при переходе от лесолуговой к степной зоне, но и несколько увеличивается.
Потребность в калии на легких дерново-подзолистых почвах с низким содержанием его значительна, по мере утяжеления механического состава почв она снижается. В лесостепной и степной зонах в почвах количество калия возрастает, а в почвах сухостепной зоны его достаточно для обеспечения урожаев без полива.
Нечерноземная зона в первую очередь нуждается в снабжении минеральными удобрениями, так как другие агротехнические приемы здесь не обеспечивают значительного роста урожайности основных сельскохозяйственных культур.
Основная особенность применяемых удобрений в нашей стране — уменьшение их влияния на урожай при переходе из Нечерноземной в лесостепную и степную зоны. Эта закономерность прослеживается на многих культурах, распространенных в данных зонах.
В пределах европейской части нашей страны эффективность полного минерального удобрения в целом и азота в частности на озимой пшенице уменьшается с продвижением с северо-запада на юго-восток. Если на дерново-подзолистых почвах нашей страны прибавка урожая озимой пшеницы составляет 8—10 ц/га, то в лесостепной и черноземной зонах она падает на 3—4 ц/га. Наиболее высокая окупаемость удобрений под яровую пшеницу наблюдается в дерново-подзолистой зоне, в лесостепи Зауралья и Восточной Сибири.
На дерново-подзолистых почвах наиболее эффективны азотные удобрения; прибавки урожая от N40-60 составляют 4—5 ц/га, а от полного минерального удобрения (N60P40K40) — 6 ц/га.
В зоне выщелоченных черноземов основная роль принадлежит также азоту, хотя его эффективность несколько ниже, чем в зоне дерново-подзолистых почв.
В более засушливых степных областях, где распространены обыкновенные черноземы и каштановые почвы, уменьшается действие азота и возрастает значение фосфора.
Высокоэффективно полное минеральное удобрение в лесостепной зоне Зауралья: N60P40K40 обеспечивает прибавку урожая 6—7 ц/га.
На обыкновенных черноземах Западной Сибири, где сосредоточена значительная часть посевов яровой пшеницы, основная роль в повышении урожая принадлежит фосфорным удобрениям.
В лесостепях Восточной Сибири на серых лесных почвах и выщелоченных черноземах целесообразны азотные удобрения. Здесь прибавка урожая яровой пшеницы от дозы N40-60 составляет 5—6 ц/га, а от полного минерального удобрения — 7—7,5 ц/га.
В пределах лесостепной зоны европейской части нашей страны отмечается некоторое уменьшение влияния полного минерального удобрения в восточных районах по сравнению с западными. Так, на выщелоченных черноземах Центрально-Черноземной зоны средняя прибавка урожая зерна яровой пшеницы от внесения N40P40K40 составляет примерно 4,5 ц/га, а на таких же почвах в Поволжье и Приуралье — 3,5. В восточной лесостепи сравнительно невысокой отзывчивостью на удобрения отличаются почвы Ульяновской, Пензенской областей и некоторых районов Татарской и Башкирской АССР, где сильнее проявляется засушливость климата. В районах, лучше обеспеченных влагой, эффективность их такая же, как в Центрально-Черноземной зоне.
На черноземах типичных и обыкновенных Центрально-Черноземной зоны прибавка урожая сахарной свеклы от основного удобрения в дозах N80-100 P80-100 K80 составляет 65—75 ц/га, а на черноземах обыкновенных Поволжского района в дозах N50-60P90-100K50-60 — около 50 ц/га.
Если при движении от зоны к зоне происходят резкие изменения как свойств почвы, так и климата, то в пределах одной зоны в западной и восточной ее части изменения климата бывают не столь резки, а плодородие почвы одного и того же типа может заметно колебаться.
Один из главных факторов, определяющих эффективность применяемых удобрений, — предшественник и предшествующая удобренность полей.