Азотне живлення соняшнику

Мульчувальний обробіток ґрунту, який проводиться без обертання скиби і передбачає залишення на полі побічної продукції попередника, суттєво впливає на азотний режим чорноземів.

Застосування різних видів безполицевого обробітку на тлі великої кількості рослинних решток знижує швидкість мінералізації гумусу і гальмує перехід органічних азотних сполук у доступні рослинам неорганічні форми. На збіднених агрохімічних фонах це явище може призводити до азотного голодування рослин, негативного впливу на продуктивність культур сівозміни і до необхідності внесення компенсаційних доз мінеральних добрив.

При цьому збагачення на мульчувальних фонах верхніх шарів ґрунту рослинними субстратами із співвідношенням С: N у межах 70–80: 1 може мати цілий ряд агроекологічних переваг. Зокрема, мікробіологічна фіксація азоту не виключає його з кругообігу, а навпаки, забезпечує збереження у ґрунті і зрештою сприяє кращому засвоєнню нітратів рослинами та підвищенню урожайності посівів.

Експериментальні дослідження з вивчення дії та післядії мінеральних добрив проводили протягом 2013–2015 рр. у стаціонарному польовому досліді Державного підприємства дослідного господарства «Дніпро» Інституту зернових культур НААН України у п’ятипільній короткоротаційній сівозміні: чистий пар — пшениця озима — соняшник — ячмінь ярий — кукурудза. В посівах соняшнику вивчали ефективність чотирьох способів основного обробітку ґрунту та загортання післяжнивних решток:

1. Полицевий (оранка) на 20–22 см — ПО-3–35;

2. Безполицевий (чизельний) на 14–16 см — чизелем Chisel Plow (мульчувальний);

3. Безполицевий (плоскорізний) на 12–14 см — КШН-5,6 «Резидент» (мульчувальний);

4. Безполицевий (дисковий) на 10–12 см — БДВ-3 (мульчувальний).

Схема досліду передбачала використання як органічного удобрення у сівозміні після­жнивних решток попередника (пшениця озима). Враховуючи це, дослід проводився на трьох фонах удобрення: 1) без добрив + післяжнивні рештки попередника; 2) N₃₀P₃₀K₃₀ + після­жнивні рештки попередника; 3) N₆₀P₃₀K₃₀ + післяжнивні рештки попередника. Мінеральні добрива (нітроамофоска, селітра аміачна) вносили навесні розкидним способом під передпосівну культивацію. Агротехніка вирощування соняшнику (гібрид Ясон) у дослідах — загальноприйнята для зони Степу.

Ґрунт дослідної ділянки — чорнозем звичайний важкосуглинковий із вмістом гумусу в шарі 0–30 см — 4,2%, нітратного азоту — 13,2, рухомих форм фосфору і калію (за Чириковим), відповідно, 145 і 115 мг/кг.

За систематичного застосування великої кількості післяжнивних решток їх негативний вплив на азотний режим ґрунту послаблюється або усувається повністю, тому що закріплений у попередні роки азот поступово стає доступним для рослин. Так, наприклад, у дослідженнях, проведених у Браун­швейгі (Німеччина), з 8 тонами пшеничної соломи в ґрунт надійшло 20 кг/га азоту, іммобілізувалось 30–40 кг/га і мінералізувалось 70% органічної речовини соломистих залишків. При зниженні співвідношення С: N до 43:1 за рахунок ремобілізаційних процесів було отримано близько 40 кг/га мінерального азоту.

Азотний режим ґрунту в посівах соняшнику, мг/кг (шар 0–30 см)

Радикальна мінімалізація основного обробітку ґрунту з точки зору створення оптимальних умов живлення рослин і високої біогенності орного шару має низку суттєвих недоліків. По-перше, на мілко розпушених фонах (особливо при розкидному внесенні туків) посилюється іммобілізація азоту добрив, яка за рахунок включення його до складу біомаси мікроорганізмів і їх метаболітів, а також продуктів розпаду мікробного білка може становити 30% і більше.

Локалізація мінеральних добрив у відносно малому об’ємі ґрунту підвищує втрату лужноземельних основ і сполук азоту, що поряд із постійним впливом атмосферних і техногенних факторів призводить до підвищення дисперсності твердої фази в верхній і деструктивного процесу гумусоутворення в нижній частині орного шару.

За глибини основного обробітку 8–12 см, внаслідок посилення денітрифікаційних процесів, збільшуються втрати азоту в газоподібній формі, а також стримується нітрифікація. Одним із пояснень цього ефекту є негативна реакція нітрифікаторів на підкислення верхнього шару. Стимулює розвиток денітрифіцирувальних бактерій і обумовлює додаткові втрати N-NO₃ також підвищена вологість шару 0–10 см при мілкому обробітку навесні. Доведено, зокрема, що зниження вологості орного шару з 28 до 20% зменшує втрати азоту на 24%.

Нарешті загортання добрив у поверхневий шар ґрунту за незначної хвилястості рельєфу створює реальну загрозу відчуження елементів живлення шляхом ерозійних процесів. Навіть за проективного покриття поля рослинними рештками на 50% надто мілкий обробіток призводить до істотних втрат вологи і розчинних поживних речовин за рахунок нерегульованого стоку, часом в умовах відсутності змиву самого ґрунту.

Застосування мінеральних добрив у дозі N₃₀P₃₀K₃₀ та N₆₀P₃₀K₃₀ на тлі загортання в ґрунт подрібненої соломи обумовлювало зростання кількості нітратів в орному шарі навесні відносно неудобреного фону в середньому на 1,4–2,8 і 4,7–5,9 мг/кг. Більші розбіжності між зазначеними варіантами притаманні 2014 і 2015 рр., які характеризуються стрімким наростанням температурного режиму повітря у квітні, а також ділянкам із мульчувальним обробітком, де синтетичний азот спрацював як своєрідний каталізатор нітрифікаційних процесів.

У часовому проміжку «сівба-цвітіння соняшнику» відбулось зменшення вмісту N-NO₃ в орному шарі ґрунту на фоні без добрив із 12,4–15,0 до 9,7–11,9 мг/кг, при внесенні туків — з 15,2–20,0 до 11,2–13,0 мг/кг.

В лабораторних умовах, за достатнього зволоження і оптимального температурного режиму, ґрунт після семидобового інкубування мав можливість накопичити в орному шарі перед сівбою у середньому 32,1–40,6, у фазі цвітіння — 29,9–39,3 мг/кг N-NO₃, тобто отримано величини майже одного порядку. При цьому в посушливі роки (2014) зареєстровано суттєве зменшення показників в часовому проміжку від сівби до цвітіння рослин, у сприятливі, навпаки, їх зростання.

Упродовж другої половини вегетації спостерігали закономірне зниження нітрифікаційної здатності чорнозему, пов’язане, вірогідно, зі зміною чисельності і якісного складу ґрунтових мікроорганізмів. Так, у період повної стиглості насіння ґрунт продукував 29,8–35,5 мг/кг азоту нітратів.

Урожайність соняшнику залежно від обробітку ґрунту та удобрення в середньому за 2013–2015 рр., т/га

Аналізуючи вплив окремих агроприйомів на потенційну спроможність ґрунту в штучному мікрокліматі підсилювати енергію нітрифікації, слід вказати на збереження засадничих положень, які характеризували нітратний режим чорнозему в природному середовищі (без компостування). Зокрема, на фоні без добрив в усіх випадках відмічена стала тенденція підвищення вмісту N-NO₃ в орному шарі за оранки по відношенню до мульчувального, особливо дискового обробітку ґрунту. На тлі застосування туків ця залежність проявлялась лише в перші два роки проведення досліджень (2013, 2014), тому усереднені показники мало різнилися у варіантах полицевого, чизельного і плоскорізного обробітку ґрунту. Розбіжності у вмісті нітратів на контролі (оранка) та мілкому дискуванні були досить значними і в окремі фази розвитку рослин (наприклад, цвітіння) досягали 4,0–4,6 мг/кг або 10,2–12,3%.

Зниження нітрифікаційної здатності ґрунту в перші роки застосування мульчувального обробітку може пояснюватись закріпленням певної частини рухомих сполук азоту целюлозоруйнувальними бактеріями, а також переважанням процесів гуміфікації над процесами мінералізації органічної речовини внаслідок локалізації в обмеженому середовищі значної кількості рослинного субстрату і покращення водно-фізичних властивостей ґрунту. За висновками деяких вчених систематичне застосування мінімальних ґрунтозахисних технологій у сівозміні підвищенню ступеню гідроморфності чорноземів, що є вагомим чинником поліпшення умов трасформації післяжнивних і кореневих решток. Відомо, що внесений у ґрунт азот не повністю використовується рослинами, частка його під впливом мікроорганізмів зазнає перетворення і переходить у різні органічні сполуки, підсилюючи біологічний потенціал чорноземів.

В наших дослідах внесення N₃₀P₃₀K₃₀ на тлі залучення соломи забезпечило збільшення вмісту N-NO₃ в орному шарі ґрунту після 7-денного компостування (порівняно з неудобреними ділянками) в середньому за вегетацію на 1,9–3,2 мг/кг, а застосування N₆₀P₃₀K₃₀ — на 3,2–5,0 мг/кг. Розбіжності в показниках між вище означеними фонами удобрення найбільшими (6–15%) виявились перед сівбою соняшнику, найменшими (3–12%) — в фазі повної стиглості насіння.

Характерною ознакою, яка проявилась у період вегетації олійної культури, був уповільнений ріст і розвиток рослин на неудобреному природному фоні за плоскорізного та чизельного обробітку до настання фази утворення кошиків. Це пояснюється насамперед відмінністю топографії розміщення післяжнивних решток попередника (пшениця озима), різним ступенем перемішування і сепарації ґрунтової маси, що суттєво впливало на якість сівби і перебіг мікро­біологічних процесів. Зрештою дещо вищою (на 0,07–0,13 т/га) по оранці була урожайність насіння соняшнику.

На удобреному фоні стан посівів за плоскорізного та чизельного обробітку прирівнювався до полицевого, тому урожайність основної продукції стосовно зазначених агроприйомів виявилась приблизно однаковою (відповідно, 2,53–2,67, 2,57–2,72 та 2,51–2,64 т/ га). Тривалий період від початку весняно-польових робіт до сівби олійної культури дає змогу виконати на полі низку технологічних операцій, які забезпечують кришення, розпушування та часткове перемішування ґрунту і, як наслідок, створюють на стерньовому удобреному агрофоні досить сприятливі вихідні умови для життєдіяльності мікробних популяцій, розкладу післяжнивних решток і вивільнення іммобілізованих азотистих сполук у ґрунтовий розчин.

Внесення навесні помірних доз мінеральних добрив (N₃₀P₃₀K₃₀) на тлі загортання у ґрунт подрібненої соломи дало змогу отримати додатково по відношенню до контрольного варіанту (загортання побічної продукції без мінеральних добрив) в середньому за період досліджень 0,16–0,31 т/га насіння. Збільшення у складі комплексного удобрення частки азоту (N₆₀P₃₀K₃₀) забезпечувало надбавку основної продукції в кількості 0,29–0,45 т/га.

Від застосування мінеральних добрив за полицевого обробітку отримано 0,16–0,29, за мульчувального 0,29–0,45 т/га. Більша щільність розповсюдження кореневої системи на одиницю об’єму ґрунту, а також достатньо висока зволоженість його в зоні локалізації туків створює тут кращі умови для засвоєння рухомих сполук макроелементів на початкових етапах розвитку рослин, що може бути аргументом на користь варіантів чизелювання та плоскорізного розпушування скиби.

Таким чином, використання рослинних решток попередника (солома пшениці озимої) без унесення мінеральних добрив зумовлювало зниження біологічної активності ґрунту і вмісту нітратного азоту в шарі 0–30 см за мульчувального обробітку порівняно з оранкою у середньому на 1,0–2,2 мг/кг. При загортанні соломи разом із туками (N₃₀P₃₀K₃₀, N₆₀P₃₀K₃₀) зареєстровано позитивні зміни азотного режиму чорнозему в часі за чизельного і плоскорізного обробітків, пов’язані з належним рівнем зволоження ґрунту і розвитком процесів ремобілізації нітратів. Мілке дискування призводить до гальмування нітрифікації внаслідок погіршення агрофізичних властивостей орного шару і локалізації в обмеженому середовищі великої кількості після­жнивних решток.

На ділянках без унесення мінеральних добрив (без добрив + післяжнивні рештки попередника) кращі умови для росту, розвитку і формування продуктивності соняшнику (2,35 т/ га) забезпечує полицева оранка, а на збалансованому органо-мінеральному фоні (N₆₀P₃₀K₃₀ + післяжнивні рештки попередника) — чизельний і плоскорізний обробіток, які практично не поступаються оранці та забезпечують приблизно однакову урожайність насіння (відповідно, 2,53–2,67, 2,57–2,72 та 2,51–2,64 т/га).

Олександр ЦИЛЮРИК, доктор с.-г. наук, професор кафедри
загального землеробства та ґрунтознавства Дніпровського
державного аграрно-економічного університету