Застосування амонійного азоту на озимій пшениці в осінній період

1270
Застосування амонійного азоту на озимій пшениці в осінній період

Перспективним рішенням в удосконаленні систем живлення посівів озимої пшениці є осіннє внесення рідких азотних добрив у амонійній формі (безводний аміак і аміачна вода) на глибину нижче кореневої системи культури. Це дає змогу підвищити ефективність використання азоту, запобігти нецільовим втратам елемента.

Сьогодні перед світовим співтовариством постало завдання інтенсифікації рослинництва, що обумовлено зростанням кількості населення та скороченням посівних площ. Злакові культури є вираженими азотофілами: для формування врожаю вони використовують знач­ну кількість азоту. Однак сьогодні підтримувати родючість ґрунтів на високому рівні тільки завдяки природним процесам азотфіксації дуже проблематично. А при недостатньому вмісті азоту в ґрунті досягти нормального росту та розвитку рослин неможливо. Тому для поповнення запасів цього елемента широко застосовують азотні добрива, що потребує значних витрат енергії та коштів. Із загальної кількості енергії, необхідної для виробництва основних елементів живлення (NPK), 87% витрачається на синтез аміаку. Водночас, якщо виробники зерна відмовляться від використання азотних добрив, уже за кілька років обсяги виробництва впадуть настільки, що чимало країн, які сьогодні експортують значну кількість продукції рослинництва, ледве зможуть забезпечити свої власні потреби.

За даними ФАО, у 2018 році світове використання азоту добрив у рослинництві перевищить рівень у 119,5 млн т, а на виробництво зернових буде використано загалом близько 60% від сумарної кількості використаного азоту. Тому, за умови підвищення ефективності використання азоту хоча б на 1%, щорічно можна заощаджувати понад 250 млн доларів США. Ефективність використання азоту в посівах зернових у світі досить низька – близько 33%. Це обумовлено складнощами у виборі систем живлення азотом. А енергоємність виробництва азотних добрив є істотною перешкодою для досягнення високої рентабельності рослинництва.

Внесення амонійних добрив є класичним напрямом в агрохімії та фізіології рослин, покликаним підвищити ефективність використання мінерального азоту культурними рослинами. Разом з тим, в останні роки в Україні спостерігається різке зниження виробництва та рівнів внесення амонійних форм азотних добрив, що пов’язано насамперед із падінням виробництва. Так, за даними «Інфоіндустрії» (2018), виробництво аміаку в Україні становило в 2015 році 2 673 тис. т, а в 2016 – 1 995 тис. т, споживання – відповідно 2 203 і 2 077, імпорт – 182 і 264, експорт – 652 і 182. При цьому виробництво й поставки аміаку для сільського господарства у світі неухильно зростають. Тому ресурсом для підвищення рівня продуктивності рослинництва та його рентабельності є широке використання амонійних добрив.

У розвинених країнах фермери часто, бажаючи перестрахуватися, вносять надлишкову кількість добрив під посіви, які й так добре забезпечені азотом, або роблять це тоді, коли період внесення добрив не збігається з часом найбільшої потреби рослин в азоті. Наприклад, більше ніж 1/4 загальної дози азоту в Німеччині вноситься під фазу ВВСН51. При цьому частина елемента не виноситься врожаєм і погіршує екологічну ситуацію в агрофітоценозах.

Відомо, що різні форми азотних добрив відрізняються за інтенсивністю міграції у ґрунтовому профілі. Високі втрати азоту спостерігаються при використанні нітратних добрив, таких як аміачна, натрієва, кальцієва, калійна селітра. Це викликано швидким вимиванням нітратів, особливо в дощові періоди.

Чимало господарств широко застосовують КАСи – їх зручно вносити, до того ж вони містять одночасно амонійну, нітратну й амідну форми азоту, які взаємно доповнюють одна одну. Але при підвищеній температурі ефективність КАСів знижується. Низька ефективність засвоєння азоту спостерігається також при поверхневому внесенні сечовини без загортання. Втрати азоту при цьому можуть досягати 40% і більше. Неефективно використовується азот і тоді, коли у ґрунт його вносять більше, ніж це необхідно рослинам впродовж вегетації.

ПЛЮСИ ОСІННЬОГО ВНЕСЕННЯ

Відомо, що в осінній період вегетації рослинам озимої пшениці для розвитку вегетативної маси потрібна невелика кількість азоту. У зимовий період потреба рослин пшениці в елементах живлення мінімальна. В цей період, коли спостерігається надлишкове зволоження, іноді виникають «вікна» із плюсовими температурами, можливі значні втрати елемента в нітратній формі. Після початку вегетації ранньої весни потреба в азотних добривах різко зростає. Найбільша потреба в азоті спостерігається в період цвітіння та наливання зерна.

Класичні дослідження Олсона (1984), Френсіса (1993) з 15N міченим азотом показали, що втрати елемента у виробництві зернових можуть становити від 20 до 50% від внесеної кількості. Ефективність засвоєння азоту рослинами озимої пшениці значною мірою залежить від умов вирощування. Низька ефективність засвоєння азоту під час другого та третього підживлення спостерігається практично у всіх ґрунтово-кліматичних зонах України, що пов’язано з високими температурами і браком вологи в періоди від фази виходу в трубку й аж до формування колосу.

Відомо, що внесення амонійного азоту може підвищувати ефективність застосування добрив. Це пов’язано з тим, що іони NH4+ краще фіксуються ґрунтовими колоїдами й не вимиваються із ґрунту. Вважається, що при внесенні амонію достатня кількість азоту має бути доступною культурі впродовж усієї вегетації. При цьому збільшення інтенсивності поглинання азоту під час наливання зерна свідчить про потенційну перевагу живлення NH4+ при вирощуванні зернових.

Різні фізіологічні ефекти було виявлено при використанні амонійної й нітратної форм азоту для живлення рослин у гідропонних умовах. Установлено, що наростання біомаси рослин, вирощених на амонійному азоті, було кращим при більшій кількості іонів калію в середовищі, а ріст рослин, вирощених на нітратах, при збільшенні числа іонів калію майже не змінювався. Під час таких дослідів було встановлено, що достатня концентрація іонів калію в ґрунті підвищує ефективність використання амонію шляхом активації ферментів, які відповідають за асиміляцію амонію та транспортування амінокислот.

ІНГІБІТОРИ НІТРИФІКАЦІЇ

Інгібітори нітрифікації затримують бактеріальне окиснення іонів амонію (NН4+), стримуючи на тривалий час (від 4-х до 12 тижнів) активність бактерій роду Nitrosomonas у ґрунті. Ці бактерії здійснюють кінцеву трансформацію іонів амонію в нітрати (N03). Таким чином, інгібітори нітрифікації запобігають втраті азоту через вимивання нітратів і перешкоджають утворенню оксидів азоту в верхніх шарах ґрунту з подальшим надход­женням азоту в атмосферу.

Інгібітори нітрифікації застосовують разом зі складними добривами, рідким аміаком, аміачною водою, розчинами із вмістом азоту, з карбамідом. Наприклад, диціандіамід (ДЦДА) може бути уведений безпосередньо в плав карбаміду перед його грануляцією. Як інгібітори нітрифікації відомі диціандіамід (дидін), 6-метилпіримідин, сульфатриазол, хлор-6-(трихлорметил)-піридин (N-serve, для внесення з рідкими добривами). В Україні останній зареєстрований як N-Лок Maкс (нітрапірин), який рекомендується виробником до застосування на різних культурах як із рідкими (мінеральними та органічними), так і з гранульованими мінеральними добривами, та може бути перспективним для підвищення ефективності використання азоту культурними рослинами.

Обмеженням для широкого застосування бактерицидних препаратів є невисокі рівні селективності, а також те, що в умовах виробництва часто величина рН ґрунтів і (або) температурний, повітряний та водний їх режими спричиняють більший за величиною вплив на зміну активності бактерій порівняно з дією бактерицидних препаратів – інгібіторів нітрифікації.

Слід зазначити, що локальне внесення амонійних добрив, особливо безводного аміаку, завдяки підвищенню концентрації іонів амонію може гальмувати процеси нітрифікації та сприяти збереженню азоту в ґрунтовому профілі (О. А. Соколов, 1989). Підвищення концентрації іонів амонію в ґрунті також призводить до відповідного збільшення осмотичного тиску ґрунтового розчину, що, у свою чергу, інгібує активність процесів нітрифікації на тривалий період.

БЕЗВОДНИЙ АМІАК І АМІАЧНА ВОДА

Застосування амонійного азоту у вигляді безводного аміаку або аміачної води широко використовується в сільському господарстві. Такі технології особливо актуальні на великих посівних площах, де можна повністю механізувати транспортування і внесення добрив у ґрунт. При цьому забезпечується також більш рівномірне, порівняно із гранульованими добривами, внесення. Відомо, що витрати ресурсів при внесенні рідкого аміаку в ґрунт на 20–40% нижчі, ніж при використанні твердих гранульованих добрив, та й витрати праці зменшуються в 2–2,5 рази.

Ефективність безводного аміаку зростає при внесенні на певну глибину ґрунтового профілю. За результатами наших дослідів 2007–2018 років виявлено позитивний вплив аміаку на врожайність зерна порівняно із внесенням сечовини й (або) аміачної селітри поверхневим способом. Загалом, розміщення азотних добрив нижче поверхні ґрунту, в горизонт, де розташована основна частина кореневої системи рослин у другій половині вегетації, сприяє більш тривалому збереженню азоту та більш повному його використанню рослинами.

Зі зменшенням кількості опадів у весняно-літній період, що спостерігається в останні роки у всіх регіонах України, ефективність другого внесення азоту у фазу ВВСН 37–39 і підживлення посівів озимої пшениці знижується. Тому провідні зерновиробники України (підприємства «Миронівського хлібопродукту», компанії «Райз» і багато інших) одноразово вносять восени рідкі азотні добрива – безводний аміак і аміачну воду на певну глибину ґрунтового профілю (15–20 см) і отримують на великих площах урожаї від 60 і більше ц/га з істотним зменшенням витрат на азотні добрива та їх внесення. Це пояснюється кращою доступністю азоту для посівів пшениці завдяки вищій вологості цього шару ґрунту.

Останнім часом багато провідних агропідприємств України віддають перевагу одноразовому осінньому внесенню рідких азотних добрив на певну глибину грунтового профілю (15-20 см), отримуючи при цьому на великих площах високі та стабільні врожаї культури
Останнім часом багато провідних агропідприємств України віддають перевагу одноразовому осінньому внесенню рідких азотних добрив на певну глибину грунтового профілю (15-20 см), отримуючи при цьому на великих площах високі та стабільні врожаї культури

За даними М. М. Мірошниченка та співавторів (2014), внесення безводного аміаку знижує рівень нітрифікації ґрунту більшою мірою, ніж аміачна селітра. Однак впродовж вегетації безводний аміак сприяє потужнішому, порівняно з аміачною селітрою, розвитку мікроорганізмів, які утилізують як мінеральні, так і органічні форми азоту й призводить до збільшення вмісту органічного вуглецю у ґрунті. Застосування безводного аміаку зумовлює у рік його внесення до підкислення ґрунтового розчину та підвищення вмісту лабільного гумусу на тому самому рівні, що й аміачна селітра. Способи основної обробки ґрунту істотно впливають на процеси метаболізації безводного аміаку, його дію на властивості ґрунту й ефективність застосування. В умовах посухи сезону 2012 року найбільш позитивним виявилося внесення безводного аміаку на тлі оранки під пізньостиглий гібрид кукурудзи.

Слід зазначити, що впродовж виробничих досліджень 2007–2018 років саме в сезони із тривалими періодами посухи восени й у другій половині вегетації пшениці озимої рівень відгуку на внесення безводного аміаку істотно зростав порівняно із внесенням еквівалентних за азотом доз аміачної селітри традиційно в перше й друге внесення.

Попри велику кількість досліджень, проведених у сфері оптимізації азотного живлення озимої пшениці вітчизняними й зарубіжними дослідниками, залишається не вирішеною низка питань. Скільки азоту поглинають рослини в осінній період при внесенні елемента на глибину 15–20 см при різній тривалості осіннього вегетаційного періоду? Які форми амонійних добрив краще застосовувати? Як впливає забезпеченість рослин азотом на перезимівлю й поновлення весняної вегетації за групами сортів: короткостеблових і середньорослих, фуражних і високої якості? Як впливають високі локальні концентрації амонійного азоту на гумус ґрунту при багаторічному внесенні добрив?

Дійсно, безводний аміак має чимало переваг, зав­дяки яким він є дуже привабливою формою азотних добрив, особливо для виробництва зерна в агрохолдингах. Це, насамперед:

  • значне зниження витрат на транспортування і внесення;
  • механізація всіх технологічних операцій;
  • більш рівномірний розподіл азоту на полі;
  • завчасне (з осені) створення пулу мінерального азоту в прикореневій зоні ґрунту та зниження навантаження в період весняно-польових робіт;
  • нижчі втрати азоту через вимивання із ґрунту атмосферними опадами в осінньо-весняний період.

Істотними недоліками, що лімітують широке використання безводного аміаку, є фізіологічна кислотність добрива й обмеженість термінів внесення аміаку під озимі культури.

ТЕРМІНИ ВНЕСЕННЯ Й ЕФЕКТИВНІСТЬ

Відправною точкою в розвитку продуктивності сучасного вітчизняного та світового рослинництва є «зелена революція». У другій половині минулого століття розпочалося зростання продуктивності пшениці у світі. Збільшення врожайності зернових колосових культур в Україні в останні роки пояснюється, насамперед, високими рівнями технологій в агрохолдингах. Рекордний для України врожай озимої пшениці сорту Фаворитка було зареєстровано в 2009 році – 131,8 ц/га із площі 136 га (АФ «Ладіс», Черкаська область). Однак обмеження подальшого зростання продуктивності агрофітоценозів і надмірні витрати на технології вирощування зумовлюють необхідність наукових і прикладних досліджень фізіології високої продуктивності культурних рослин. Прикладом протилежної ситуації є досвід Китаю, де з 1980 до 2010 року врожайність зернових зросла на 65%, а використання мінеральних добрив – на 512%. Очевидним шляхом скорочення витрат для досягнення високих результатів є забезпечення високих рівнів використання культурними рослинами елементів живлення, особливо азоту.

Короткий огляд цього напряму свідчить про високу варіабельність ефективності внесення амонійного азоту залежно від умов вегетаційного періоду.

Встановлено, що підвищення кількості внесеного азоту у формі аміачної селітри до 550–600 кг/га не сприяє пропорційному зростанню врожаю пшениці, однак зумовлює збільшення (у рази) втрат елемента в навколишньому сере­довищі (Zou G.Y. et al., 2006). Високі втрати азоту зумовлені частими періодичними затопленнями орних земель, що пришвидшувало процеси денітрифікації, випаровування аміаку й вимивання нітратів у глибокі шари ґрунту, недоступні для рослин.

Інші автори (Ernie M., Russ K., 1999) проводили дослідження ефективності засвоєння азоту аміачної селітри рослинами озимої пшениці за різних термінів внесення добрив. У досліді використовували три варіанти: контроль – без внесення добрив, дослідні варіанти – 45 кг/га азоту навесні й восени. Високий рівень нагромадження сухої маси був у варіанті, де добрива вносили у фазу пізнього кущіння – 12 т/га сухої речовини. У варіанті з осіннім внесенням добрив отримано 7 т/га сухої рослинної речовини. У контрольному варіанті без добрив результат був нижчим – 6 т/га сухої речовини. Схожі результати було отримано й після винесення азоту протягом вегетації – відповідно 99,8, 55 і 45 кг/га. Такі результати автори пов’язують із вимиванням азоту з орного шару ґрунту ще до початку фази активного поглинання. Також було встановлено, що висока потреба в азотних добривах, а звідси й висока інтенсивність поглинання, спостерігалася наприкінці фази кущіння – початок фази виходу в трубку. Sullivan D. зі співавторами (1998, 2011) констатували найвищу інтенсивність поглинання азоту в середині березня.

Виявлено позитивний вплив пізнього внесення азотних добрив. Застосування азоту в середині фази виходу в трубку зумовлювало збільшення врожаю та вмісту білка в зерні. А. М. Душкін і Н. С. Беспалова (1986) у польових дослідах на пшениці підтвердили позитивний вплив рідкого аміаку на ріст, розвиток і врожайність рослин. Безводний аміак сприяє зниженню кількості води, що використовується на синтез одиниці продукції, порівняно з контрольними варіантами. Виявлено залежність між інтенсивністю засвоєння аміачного азоту й кількістю опадів: найкраща дія добрив спостерігалась при оптимальному забезпеченні посівів вологою. Рідкий аміак за агроекономічною ефективністю був рівноцінним аміачній селітрі, що вносилася в еквівалентній дозі, а в окремі роки проведення дослідів його ефективність була значно вищою.

Позитивний вплив безводного аміаку зростає на фоні збільшеного фосфорно-калійного живлення. Цей факт спостерігався особливо чітко в роки з достатнім забезпеченням вологою. Так, наприклад, у дослідних варіантах, де вносився рідкий безводний аміак у дозі N90 на фоні P90K60, спостерігався додатковий приріст урожаю озимої пшениці на 5,5 ц/га порівняно з такою самою дозою на фоні P60K30. Безводний аміак сприяв підвищенню вмісту сирої клейковини в зерні, не поступаючись за ефективністю аміачній селітрі. На фоні P60K30 вміст клейковини у варіантах із внесенням рідкого аміаку збільшувалося в середньому на 1,9–2,7%, а на фоні P90K60 – на 2,6–3,6%. Спостерігалося також збільшення змісту білка в зерні озимої пшениці, в середньому рідкий аміак на 0,4% перевершував дію аміачної селітри в еквівалентній дозі. У перерахунку збору білка з одиниці площі ефективними виявилися варіанти із внесенням рідкого аміаку під оранку в дозі N90 на фоні P60K30 і N120 на фоні P90K60. Збільшення білка при зборі порівняно з конт­роль­ним варіантом становило 126 і 113 кг/га відповідно (А. М. Душкін, Н. С. Беспалова, 1986).

За нашими багаторічними даними, найбільше поглинання азоту спостерігалося в період цвітіння – наливання зерна за наявності доступної вологи. В разі посухи в генеративний період розвитку найбільші рівні поглинання азоту було зафіксовано наприкінці вегетативного періоду розвитку озимих зернових культур.

ЕФЕКТИВНІСТЬ РІЗНИХ ФОРМ АЗОТУ

У кожному підручнику з фізіології рослин наголошується, що на асиміляцію молекули NO3 рослиною витрачається 20 молекул АТФ, а на асиміляцію молекули NH4+ потрібно всього лише 5 молекул АТФ. Це може сприяти підвищенню нагромадження сухої речовини, якщо азот надходить у рослини в формі іонів амонію. Однак відомі результати великої кількості вегетаційних, польових і виробничих досліджень часто свідчать про протилежні результати. Наприклад, відомо, що збільшення частки амонійного азоту в живленні рослин озимої пшениці сприяє зростанню кількості продуктивних стебел на 1 м2. За іншим даними, підвищення концентрації амонійного азоту може зменшувати кількість зернин у колосі пшениці. Тому питання пріоритетності форми азоту для рослин із точки зору фізіології культури у виробничих умовах залишається відкритим.

В останні роки через зниження кількості опадів у другій половині вегетації, особливо в Лісостепу й на півдні України, доцільним є внесення рідких добрив на значну глибину, оскільки при розміщенні азоту на глибині 0–10 см він стає малодоступним для пшениці через пересихання верхнього шару ґрунту.

На озимій пшениці сорту Одеська 51 виявлено позитивний вплив глибокого загортання аміачної води. Добрива вносили за допомогою культиватора-плоскоріза на глибину 28–30 см, у контролі – на глибину 10 см. На ділянках із глибокою заробкою аміачної води з поновленням весняної вегетації рослини краще кущилися й інтенсивніше накопичували біомасу. Рослини, вирощені на ділянках із глибокою заробкою добрив, у фазу колосіння мали на 562 г/м2 більшу біомасу, ніж на контрольних ділянках. Установлено, що висока кількість амонійного азоту (N160 кг/га), внесеного на глибину 28–30 см, на 17% знижує ураження сходів пшениці хлібною жужелицею. Високі концентрації парів аміаку згубно впливають на личинки шкідників, відкладені в зоні 20–30 см. Автори зазначають, що в середньому високі врожаї було отримано у варіантах із глибокою заробкою аміачної води. У дослідних варіантах спостерігався приріст урожаю від 9,4 до 10,2 ц/га порівняно з контрольним варіантом. Крім збільшення врожайності, внесення аміачної води на глибину 28–30 см поліпшувало якісні показники зерна: спостерігалося збільшення кількості продуктивних стебел, зерно було краще виповненим і мало вищий вміст клейковини (О. О. Мордовець, В. Ф. Карпук, 1985).

Форма азотних добрив суттєво впливає на стійкість рослин озимої пшениці до підвищеного засолення середовища. Відомо, що на солоних ґрунтах у зерні пшениці помітно знижується нагромадження сухої речовини, а також азоту й фосфору. При застосуванні двох форм азоту покращується врожайність та нагромадження азоту й фосфору, причому позитивний вплив змішаного живлення зростає при збільшенні в складі добрива частки амонію. Ймовірно, ослаблення токсичної дії іонів натрію пов’язане з підвищенням концентрації в середовищі іонів NH4+ і конкуренції іонів амонію й натрію на рівні мембранних переносників (Shaviva A. et al., 1990).

Застосовуючи сульфат амонію як азотне добриво, D. M. Huber із колегами (1980) виявили підвищення врожайності ярої пшениці на 51% порівняно з контролем. Амонійний азот сприяв зменшенню захворюваності рослин пшениці кореневою гниллю. При використанні аміачної селітри ушкодження цією хворобою спостерігалися на більших площах посівів пшениці, ніж на ділянках, де було застосовано сульфат амонію. Внесення пізньої осені сульфату амонію під озиму пшеницю сприяло зменшенню захворюваності на кореневу гниль порівняно з іншими варіантами добрив та з селітрою. У період проведення цих дослідів температура ґрунту коливався в межах 1–4°С, умови були несприятливими для нітрифікації, тому, ймовірно, азот залишався головним чином в амонійній формі.

В інших дослідженнях вносили сульфат амонію на поверхню ґрунту (Sait G., Fethi B., 1995). Однак суттєвого приросту врожаю та поліпшення якості зерна отримано не було. Впродовж вегетації більша частка азоту втрачалася через часткове випаровування у формі NH3, і така технологія виявилася неефективною.

Слід зазначити, що внесення високих доз фізіологічно кислих азотних добрив має передбачати зміну систем живлення посівів озимої пшениці у зв’язку зі зниженням коефіцієнтів засвоєння фосфору, сірки, калію, бору, кальцію, магнію, молібдену та хлору, а також зростанням цих показників для заліза, міді, марганцю й цинку.

СУМІСНЕ ЗАСТОСУВАННЯ ОРГАНІЧНОГО Й МІНЕРАЛЬНОГО АЗОТУ

Багато авторів, скажімо, Azam Shah зі співавторами (2009) виявили позитивний вплив сумісного застосування органічного й мінерального азоту порівняно з варіантом, де застосовувався тільки мінеральний азот, і з контролем, де добрива не вносили. У досліді органічний азот (пташиний послід) застосовували одноразово перед посівом, а мінеральний азот у вигляді карбаміду вносили у три прийоми: перед посівом, у фазу кущіння та у фазу виходу в трубку. Восени також застосовували фосфор і калій. Найвищий урожай зерна (3,248 т) було отримано у варіанті, де внесли 25% органічного й 75% мінерального азоту, трохи менший урожай – при внесенні карбаміду без використання органічного азоту – 3,209 т, низький урожай було зафіксовано у контрольному варіанті – 1,138 т. Інші дослідники (Shaaban, 2006) спостерігали подібну закономірність при використанні 80 кг органічного й 40 кг неорганічного азоту. Такий результат пояснюють тривалою дією композицій органічної та мінеральної форм азоту, оскільки органічні добрива містять більшу частину амонію, що слабко вимивається із ґрунту.

АМОНІЙНИЙ АЗОТ ЯК ЧИННИК РЕГУЛЯЦІЇ КОНКУРЕНЦІЇ РОСЛИН В АГРОФІТОЦЕНОЗАХ

Раніше (2010–2014 рр.) ми помі­тили, що при пізньому знищенні рослин осоту польового (Sonchus arvensis) у посівах культурних рослин на наступний рік на ділянках поля, де раніше ріс осот, спостерігається більш активне проростання злакових видів бур’янів, зокрема метлюга (Apera spiсa-venti). Злакові види рослин є вираженими азотофілами. Кореневі виділення рослин осоту польового, більшість із яких є похідними фенольних сполук, синтезованих у вторинному метаболізмі виду, чинять інгібуючий вплив на активність нітрифікуючих мікроорганізмів. При цьому в зоні кореневої системи осотів зберігається висока концентрація амонійного азоту, що в наступному році може бути тригером подолання стану спокою рослин метлюга.

Низька ефективність засвоєння азоту під час другого і третього підживлення спостерігається практично в усіх грунтово-кліматичних зонах України, що пов'язано з високими температурами і нестачею вологи в ці періоди розвитку рослин
Низька ефективність засвоєння азоту під час другого і третього підживлення спостерігається практично в усіх грунтово-кліматичних зонах України, що пов’язано з високими температурами і нестачею вологи в ці періоди розвитку рослин

Такий підхід може бути важливим і в оцінці конкурентних відносин й інших видів рослин в агрофітоценозах.

ГЛИБИНА ВНЕСЕННЯ Й ЕФЕКТИВНІСТЬ АЗОТНИХ ДОБРИВ

В. В. Кідін і О. М. Ільюк (2006, 2009) порівнювали ефективність сульфату амонію й натрієвої селітри, що містять 15N. Автори досліджували шляхи його трансформації в окремих шарах ґрунту й визначали ступінь доступності для рослин різних форм мінерального азоту залежно від глибини його розташування у ґрунтовому профілі. Було встановлено, що кількість засвоєного азоту в різних формах в орному (0–20 см) і підорному (20–40 см) шарах ґрунту була практично однаковою. Однак із більш глибоких шарів ґрунту (40–80 см) рослини краще засвоювали амонійний азот, ніж нітратний. Це пов’язано з тим, що амонійний азот зв’язується ґрунтовими колоїдами і краще використовується рослинами в міру росту коренів. Частина внесеного мінерального азоту, від 10 до 40%, фіксувалася ґрунтом; значна частина (15–82%) втрачалася через вимивання й денітрифікацію. Автори встановили, що більше мінерального азоту закріплювалося в орному й підорному шарах ґрунту (0–20, 20–40 см). Концентрація амонійного азоту в орному шарі була значно вищою – 40%, а концентрація нітратів становила 29%. Зі збільшенням глибини кількість іммобілізованого амонійного й нітратного азоту значно знижувалася, у шарі 40–60 см вона становила відповідно 21 і 15%, у шарі 60–80 см – 15 і 10% від загальної кількості фіксованого азоту в різних горизонтах. Нижчий процентний вміст нітратного азоту в різних профілях ґрунту свідчить про те, що нітрати значно інтенсивніше переміщаються у ґрунті, а при надлишковому зволоженні можуть вимиватися в недоступні для рослин шари.

Tomar J. і Soper R. (2000) порівнювали поверхневе розкидання й локальне внесення в рядки карбаміду. У дослідах на ячмені використовували сечовину, збагачену міченим азотом. Внесення рядковим способом на глибину 10 см сприяло кращому засвоєнню рослинами та зниженню кількості залишкових азотних добрив у ґрунті порівняно з варіантами, де азотні добрива були внесені врозкид на поверхню ґрунту.

Olson у класичних польових дослідах з осіннім і весняним внесенням сульфату амонію, що містив 15N, виявив значний вплив термінів і способів внесення азотних добрив на їхню ефективність. Установлено, що краще, порівняно з поверхневим розкиданням, засвоєння азоту відбувалося при рядковому внесенні добрив на глибину 5 см. Відомо, що азот надходив у рослини з різною інтенсивністю – від 18,7 кг/га (31% від внесеного) до 37 кг/га (62% від внесеного). Найменша інтенсивність засвоєння спостерігалася у варіантах з осіннім внесенням добрив поверхневим розкиданням, а також коли добрива застосовувалися навесні врозкид з інгібіторами нітрифікації. Автори виявили втрати азотних добрив у межах від 2 до 13 кг/га у всіх варіантах досліду. Але у варіантах із поверхневим розкиданням добрив втрати азоту були набагато більшими, ніж при рядковому внесенні їх на фіксовану глибину.

При рядковому внесенні у ґрунт зростає інтенсивність поглинання азоту порівняно з поверхневим розкиданням. У середньому на дослідних ділянках із рядковим внесенням азотних добрив засвоювалося на 6,4 кг/га більше, ніж при поверхневому розкиданні. Виявлено, що вища інтенсивність засвоєння азоту при рядковому внесенні добрив пов’язана з тим, що добрива локалізовані нижче від поверхні ґрунту на певній глибині (табл. 1).

Таблиця 1. Винос азоту добрив урожаєм пшениці при різних способах внесення (за даними Оlson, 1987)При поверхневому розкиданні в умовах недостатньої кількості опадів азот із добрив концентрується у верхніх шарах, що значно зменшує його доступність для рослин.

Так, у дослідах Olson на деяких ділянках сульфат амонію, що містив 15N, внесли на глибину 5–10 см, тому доступність добрив була вищою порівняно з ділянками, де азот вносили поверхневим розкиданням. На ділянках, де проводилося поверхневе розкидання, більша частина залишкового азоту була усе ще на глибині до 5 см. У тих варіантах, де добрива були внесені на глибину 5–10 см рядковим способом, спостерігалася найбільша концентрація азотних добрив навколо зони внесення (табл. 2).

Таблиця 2. Розподіл азоту в ґрунтовому профілі після збирання врожаю (за даними Оlson, 1987)Таким чином, найбільш ефективним способом внесення азотних добрив є рядкове із загортанням, при якому азот потрапляє в зону з високим змістом вологи, переміщається в глибші шари ґрунту, найбільш насичені корінням рослин. При поверхневому розкиданні азотних добрив і недостатньому зволоженні азот залишається на поверхні або у верхніх шарах, що зумовлює його низьку ефективність.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

У польових і виробничих дослідах ми виявили позитивний вплив осіннього внесення амонійного азоту на врожайність зерна озимої м’якої пшениці. Дослідження проводилися на посівах озимої пшениці сорту Смуглянка і Переяславка на базі Дослідного сільськогосподарського виробництва Інституту фізіології рослин і генетики НАН України й на базі ТОВ «Агросервіс» Черкаської області, що спеціалізується на внесенні безводного аміаку.

У польовому досліді вносили сульфат амонію в кількості N 120 кг/га за діючою речовиною на фоні Р90К90S20 на глибину 20 см. Конт­рольними варіантами були внесення N120Р90К90S20 (азот вносили восени у вигляді аміачної селітри, 1 і 2 підживлення навесні) та варіант без внесення добрив.

Виявлено, що передпосівне застосування сульфату амонію на посівах сорту Переяславка забезпечило збільшення врожаю до 58,2 ц/га порівняно із дробним внесенням і варіантом без внесення добрив, де врожайність становила відповідно 55,5 і 24,5 ц/га. Схожі результати було отримано й для сорту Смуглянка (табл. 3).

Таблиця 3. Урожайність озимої пшениці в польових дослідах (Дослідне сільськогосподарське виробництво ІФРГ НАН України)Позитивний вплив амонійних добрив (у формі безводного аміаку, внесеного в ґрунт восени одноразово) спостерігався й у виробничих дослідах.

Нами встановлено, що одноразове осіннє внесення безводного аміаку в шар ґрунту під кореневою системою посіву озимої пшениці на глибину 14 см змінювало інтенсивність поглинання рослинами пшениці з подальшим нагромадженням у зерні Ca, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, S, Zn. Застосування 100 кг/га азоту у вигляді безводного аміаку сприяло підвищенню вмісту мінерального азоту в ґрунті, урожайності озимої пшениці та якісних показників зерна. Збільшення доступності елементів живлення у ґрунті та їх нагромадження в рослинах і в зерні, а також підвищення продуктивності озимої пшениці, ймовірно, пов’язане з підвищенням доступності азоту для рослин озимої пшениці у фази кущіння – виходу в трубку – фази формування вегетативних і закладання генеративних органів.

Виявлено відмінності у вмісті макро- і мікроелементів у варіантах із внесенням азоту у формі аміачної селітри й безводного аміаку. В умовах виробничого досліду зростала кількість доступної форми елементів у ґрунті при осінньому внесенні безводного аміаку. Істотно підвищувався вміст Сa, Cu, Fe, K, Mg, Р, S, Zn (табл. 4). Вміст B, Co, Na відрізнявся не суттєво порівняно з контрольним варіантом. На доступність елементів живлення, ймовірно, впливали також кореневі виділення озимої пшениці, які зростають при забезпеченні посівів азотом.

Таблиця 4. Елементний склад ґрунтуУстановлено також більше нагромадження в рослинах пшениці озимої низки макро- і мікроелементів у варіантах, де застосовували азот у формі безводного аміаку у високих дозах. При внесенні безводного аміаку в дозі 100 кг/га по азоту в рослинах пшениці озимої сорту Смуглянка підвищувалося нагромадження B, Ca, Cu, Fe, Mg, Mn, S, Zn. Вміст Co, К, Р, Na у дослідних варіантах не набагато відрізнявся від контрольного варіанта, де вносили аміачну селітру (табл. 5).

Таблиця 5. Елементний склад рослин озимої пшениці сорту Смуглянка при осінньому внесенні безводного аміаку, мг/кгОсіннє внесення амонійного азоту спричинило також зміни у нагромадженні низки макро- і мікроелементів у зерні озимої пшениці (табл. 6). У виробничих дослідах підвищувався вміст Ca, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, S, Zn. Вміст Со знизився порівняно з контрольним варіантом, а Mn майже не відрізнявся від варіанта із внесенням аміачної селітри.

Таблиця 6. Елементний склад зерна озимої пшениці сорту Смуглянка при осінньому внесенні безводного аміаку, мг/кгЗбільшення нагромадження низки елементів живлення при внесенні безводного аміаку сприяло підвищенню якісних показників зерна озимої пшениці та її врожайності (табл. 7).

Таблиця 7. Вплив осіннього внесення безводного аміаку на врожайність і якісні показники зерна озимої пшениці сорту Смуглянка (ТОВ «Агросервіс», Черкаська область).На варіанті з внесенням 100 кг/га амонійного азоту врожайність становила 83,5 ц/га (конт­рольний варіант – 74,6 ц/га). Вміст білка при цьому зріс до 14,2%, на конт­ролі – 13,9%. Також підвищився вміст сирої клейковини – до 30,2%. На варіанті з внесенням аміачної селітри вміст клейковини становив 29,1%.

Амонійна форма азоту, порівняно з контролем, поліпшувала процеси росту рослин озимої пшениці, сприяла інтенсифікації поглинання азоту й інших елементів живлення, що в остаточному підсумку зумовило підвищення врожайності озимої пшениці та якісних показників зерна.

Таким чином, внесення амонійного азоту в ґрунт восени є важливим елементом забезпечення рентабельності вирощування зернових озимих культур і стабільності рівнів урожайності. За даними ТОВ «Агросервіс», при вирощуванні озимої пшениці у Васильківському районі Київської області на бідних ґрунтах Полісся (вміст гумусу 1,5–1,8%, рН 5,0–5,5) на фоні 5 т/га курячого посліду восени й 3,5 ц/га КАС-32 навесні, в 2017 році отримано на круг 29 ц/га зерна пшениці. При осінньому внесенні 100 кг/га у фізичній вазі безводного аміаку та 100 кг/га туків КАС-32 навесні у вегетаційному сезоні 2018 року в умовах посухи й високих температур навесні отримано на круг 44 ц/га. На ділянках полів, де не вносили безводний аміак, рослини озимої пшениці були повністю ушкоджені посухою.

ВИСНОВКИ

  • Інтенсивність використання азотних добрив у рослинництві зростає з кожним роком. Уже на початку нинішнього століття у світі використовували понад 100 млн тонн азотних добрив, з них 60% – у посівах злакових культур.
  • Ефективність використання азоту в посівах зернових у світі залишається низькою, близько 33%. Це обумовлено складними проблемами при виборі систем живлення азотом і забезпечення рослин пшениці необхідними кількостями азоту за фазами розвитку. Ефективність використання азоту в посівах озимої пшениці також знижується в другу половину вегетації й при недостатній кількості вологи. Це особливо характерно для зони Степу України.
  • Стартові дози азоту в формі сульфату амонію мають низку переваг (присутність амонію та сірки як елементів формування резистентності до хвороб і підготовки рослин до перезимівлі) порівняно з аміачною селітрою.
  • Перспективним рішенням в удосконаленні систем азотного живлення посівів озимої пшениці в умовах підвищення аридності клімату є осіннє внесення рідких добрив в амонійній формі (безводний аміак і аміачна вода) на глибину розташування кореневої системи культури. Це дає змогу підвищити ефективність використання азоту та знизити нецільові втрати елемента. Осіннє внесення амонійного азоту також забезпечує повну механізацію процесів транспортування і внесення в ґрунт, відтак може бути найбільш доцільним для великих зерновиробників.

Людмила Михальська, ст. наук. співр., канд. біол. наук; Віктор Швартау, член­кор. НАН України, д­р біол. наук, Інститут фізіології рослин і генетики НАН України

Опубліковано в журналі “Агроном”, 2018