- Система удобрення як одна з основних складових системи землеробства повинна забезпечувати стале підвищення урожайності і поліпшення якості продукції всіх культур сівозміни при одночасному окультуренні і поліпшенні родючості ґрунту;
- Внесені в сівозміні добрива повинні забезпечити найкращі умови живлення, в першу чергу, для провідних культур сівозміни, щоб розроблена система удобрення забезпечувала одержання запланованих урожаїв усіх культур сівозміни з найменшими витратами праці і матеріальних засобів на одиницю продукції при одночасному підвищенні продуктивності праці;
- Вносити добрива у нормах і співвідношеннях елементів живлення, найбільш ефективних для цієї культури в конкретних умовах господарства при найсприятливішому поєднанні окремих їх форм і видів;
- Одночасно з застосуванням добрив запроваджувати заходи, спрямовані на поліпшення властивостей ґрунтів, усунення надмірної кислотності, гіпсування засолених ґрунтів, збагачення органічними речовинами;
- Добрива варто вносити туди, де вони будуть максимально доступні рослині.
- Дотримання законів землеробства (мінімуму, оптимуму, рівнозначності і сукупної дії факторів);
- Норми внесення добрив не повинні створювати негативного впливу на культуру та навколишнє середовище;
- Добрива необхідно вносити тоді, коли цього потребує культура, а не коли у нас є можливість це зробити.
Єдиної оптимальної системи удобрення не існує, кожна культура і кожне поле потребує свого виду добрив, норми, часу і способу їх внесення. Одним із важливих факторів, які впливають на розробку заходів контролювання поживного режиму, є система обробітку ґрунту. Мінімізація обробітку ґрунту чи повна відмова від нього змінює у порівнянні з традиційною рівень накопичення вологи, збільшує диференціацію орного шару, позначається на активності мікробіоти ґрунту. Все це безпосередньо впливає на кількість та доступність поживних речовин у ґрунті, а відповідно і на всю систему удобрення культур - вибір виду добрив, норм та часу їх внесення.
Вплив системи землеробства No-till на динаміку поживних речовин уґрунті
Одна з основних відмінностей системи землеробства No-till від традиційної полягає у тому, що рослинні рештки та побічна продукція залишається на полі. На поверхні пожнивні залишки розкладаються повільніше, ніж при їх заробці у ґрунт, через обмежений контакт із мікроорганізмами. Крім цього, мікроклімат на поверхні менш сприятливий для розкладу, ніж у ґрунті.
Рослинні рештки на поверхні ґрунту, як наголошувалося, суттєво змінюють його водно-фізичні властивості та температурний режим. У результаті змінюється швидкість мінералізації органічної речовини в ґрунті протягом вегетаційного сезону. Зниження швидкості розкладу рослинних решток, які розміщені на поверхні ґрунту, може призводити до того, що надходження з них поживних речовин у часі не співпадає з їх споживанням наступною культурою. Особливо це спостерігається у перші роки переходу на технологію No-till, коли відбувається накопичення органічної речовини. Це спричинює зростання у ґрунті дефіциту доступних для рослин поживних елементів, насамперед азоту. З часом, зі збільшенням вмісту органічної речовини у верхньому шарі ґрунту дефіцит зменшуватиметься і потреба в застосуванні більшої кількості добрив зникає. При цьому поліпшується фосфорний та калійний режими.
Поживні елементи та особливості їх кругообігу в системі землеробства No-till
Азот
Азот - основний поживний елемент, що регулює рівень урожаю, тому він використовується у найбільшій кількості. Азотні добрива містять азот у формі амонію (NH4) або нітрату (NO3). У ґрунті одна форма азоту може переходити в іншу. Наприклад, амоній переходить у нітрат внаслідок процесу нітрифікації. Швидкість переходу зростає із підвищенням температури ґрунту. Внаслідок процесів трансформації втрачається певна частина азоту з ґрунту. До таких процесів належать:
Випаровування - це втрата азоту з добрив у вигляді аміаку та NО2. З амонійних форм добрив, наприклад сечовина, швидко втрачає азот у випадку її розміщення на поверхні ґрунту, особливо в ситуації, коли умови для випаровування сприятливі: висока температура, низька відносна вологість повітря та вітер.
Іммобілізація - зв’язування вільного азоту ґрунтовими мікроорганізмами для свого росту. Як нітратна, так і амонійна форми азоту можуть іммобілізовуватися.
Денітрифікація - перетворення мікроорганізмами нітратної форми азоту в газоподібну, яка потім надходить в атмосферу. Цей процес відбувається при обмеженій кількості кисню у ґрунті. Швидкість денітрифікації зростає із підвищенням температури, яка сприяє підвищенню активності мікроорганізмів.
Вимивання - рух розчинної форми азоту з ґрунтовою вологою по профілю вниз. Якщо азот виходить за межі кореневмісного шару ґрунту, то для рослин він втрачається. Швидкість вимивання залежить від кількості опадів, рівня інфільтрації та водоутримуючої здатності ґрунту. Вимивається в основному лише нітратний азот, амонійний, як правило, - ні, позаяк останній більше зв’язується ґрунтовими частками.
Способи внесення добрив
До факторів, які визначають кращий спосіб внесення добрив, належать:
- властивості ґрунту;
- плановий рівень урожайності;
- система землеробства;
- результати аналізу ґрунту.
На піщаних ґрунтах варто вносити добрива у кілька прийомів, позаяк вони мають низький рівень катіонного обміну і високу імовірність виносу поживних речовин з кореневмісної зони з потоками води. На таких ґрунтах доцільно вносити добрива з максимально коротким розривом у часі до їх споживання культурою. Особливо доцільно на піщаних ґрунтах використовувати дрібне внесення азотних добрив.
Фосфор і калій на більшості типів ґрунтів можна застосовувати поверхнево тривалий час при умові відсутності стоку. У такому випадку, як правило, всі поживні речовини будуть ефективно використані при їх загортанні в ґрунт, але в системі No-till такий спосіб внесення може мати певні проблеми, особливо за наявності значного шару рослинних решток на поверхні ґрунту.
Рідкі азотні добрива особливо чутливі до розкидного способу. Вони здатні активно вступати в реакцію з рослинними рештками.
Азотний режим ґрунту
Швидкість мінералізації азоту з органічної речовини залежить від ґрунтово-кліматичних умов місцевості. Наприклад, в умовах північної частини Великих рівнин США в осінній період він становить 0,56 кг/га у день з часу збору врожаю до 15 вересня, коли температура ґрунту швидко знижується, що призводить до різкого зменшення інтенсивності процесу мінералізації. Таким чином, якщо вміст азоту в ґрунті визначали відразу після збирання, наприклад 16 серпня, то на 15 вересня (через 30 днів) загальна кількість азоту буде більшою приблизно на 16 кг/га. Це необхідно враховувати при розрахунку норми внесення азотних добрив під наступну культуру.
Регулювання азотного режиму ґрунту
Стрічкове внесення - більш прийнятний спосіб у порівнянні з розкидним. Він дозволяє концентрувати добрива у вузькій смузі, де безпосередньо розташовані культурні рослини. Стрічкове внесення можна робити на різну глибину. В передпосівний період добрива цим способом заробляють на глибину від 5 до 15 см.
Для уникнення опіків сходів мінеральними добривами доцільно дотримуватись наступних рекомендацій:
- безводний аміак вносити на відстані 5-8 см від насіння;
- сечовину - 2,5-5 см;
- аміачну селітру, або аміачну воду - 1,5-2,5 см.
При визначенні безпечної для культури норми внесення азотних добрив необхідно враховувати механічний склад ґрунту. Зі зміною механічного складу від супіщаного до глинистого, норму внесення азоту у вигляді сечовини можна збільшити з 15 до 35 кг/га по д.р./га.
Розкидання по поверхні
Для розкидання по поверхні за технологією No-till більш придатні азотні добрива, в яких азот міститься у нітратній формі. При використанні висококонцентрованого азотного добрива сечовини, за рахунок збільшення рН навколо гранули, різко збільшується утворення аміаку. Наявність рослинних решток на поверхні ґрунту також може збільшити втрати азоту з добрив, позаяк вони містять ферменти, які розщеплюють сечовину і призводять до втрати азоту у вигляді газу (аміаку). Пожнивні рештки можуть також сприяти збільшенню іммобілізації азоту, особливо якщо вони характеризуються широким співвідношенням C:N.
Досліди, які проводились у Канаді в штаті Альберта, засвідчили, що врожай ярого ячменю при технології No-till був менший, ніж при традиційній, коли сечовина розкидалася по поверхні ґрунту. Якщо добриво вносилося стрічкою збоку або загорталося під насіння, то різниці в урожаї не спостерігалося.
У дослідах з ярою пшеницею, проведених на супіщаних ґрунтах штату Манітоба, встановлена подібна залежність урожайності культури від способу внесення сечовини при традиційній і технології No-till (табл. 1). Ідентичні результати отримані і на ріпаку.
Таблиця 1. Вплив виду добрив, часу і способу внесення на урожайність ярої пшениці залежно від системи обробітку ґрунту, т/га (середнє за 1993-1995 роко) (Grantetal 2001)
|
Варіанти добрив та способів внесення
|
Урожайність, т/га
|
|
|
No-till
|
Традиційна
|
|
|
Осінь, стрічково
|
|
|
|
NH3
|
2,5
|
3,6
|
|
КАС
|
1,9
|
2,8
|
|
Сечовина
|
2,0
|
3,1
|
|
Весна, стрічково
|
|
|
|
NH3
|
2,8
|
3,2
|
|
КАС
|
2,9
|
3,3
|
|
Сечовина
|
2,9
|
3,2
|
|
КАС, колесо зі спицями
|
2,4
|
3,2
|
|
КАС, краплинно
|
2,4
|
3,2
|
|
Ранок. Нітрат, краплинно
|
2,1
|
3,0
|
|
Ранок. Нітрат, розкидним
|
2,2
|
3,2
|
|
Сечовина, розкидним
|
2,2
|
3,3
|
|
Контроль без добрив
|
1,7
|
3,2
|
Розкидний спосіб найменш витратний. Він не потребує спеціального обладнання, високопродуктивний і дає змогу легко вносити велику кількість добрив за відсутності розпушення ґрунту. З цього можна дійти висновку, що, попри високу ймовірність втрат азоту при розкиданні азотних добрив по поверхні, цей спосіб може бути прийнятним, особливо для господарств, які тільки починають освоювати технологію No-till. За сприятливих умов (раннє весняне внесення, коли невисока температура і достатньо вологи) навіть розкидання сечовини по поверхні може бути таким само ефективним, як і розкидання нітрату амонію (аміачної селітри). Але краще по поверхні вносити КАС (сечовинно-аміачна суміш), позаяк він не підвищує рН у місці внесення як сечовина. При цьому його необхідно вносити крупно-краплинним способом, а не розпиляти як при обприскуванні. Це скоротить контакт між добривом та рослинними рештками. В осінній період азотні добрива теж можливо вносити розкидним способом, якщо температура повітря знизилася до 10 °С. Швидкому їх розчиненню і проникненню у ґрунт дуже сприяють туман і роса. Використання уреазних інгібіторів разом із сечовиною може скоротити втрати азоту з цього виду добрив.
Загортання у ґрунт азотних добрив
При загортанні добрив, які містять азот у аміачній формі в ґрунт, їх втрати у газоподібній формі від випаровування значно скорочуються, але зростає імовірність втрати шляхом вимивання, якщо азот міститься у нітратній формі. Водночас, слід ураховувати проміжок часу між внесенням та споживанням азоту культурою. Що він менший, то менше значення має форма азоту в добриві.
Осіннє стрічкове внесення
У посушливих регіонах північної частини Великих рівнин США найменші втрати азоту спостерігаються у період з середини листопада до середини березня, коли ґрунт мерзлий. У цих умовах азот можна вносити з осені стрічковим способом, що дозволяє перенести робоче навантаження по внесенню добрив із весняного періоду на осінь. Є ще одна перевага осіннього внесення азоту, яка полягає у ціні. Зазвичай осіння вартість азотних добрив нижча, ніж весняна.
До недоліків цього часу стрічкового внесення доцільно віднести збільшення витрат часу і праці. Крім того, цей захід призводить до додаткового розпушення ґрунту. Необхідно враховувати також факт, що чим менший розрив у часі між внесенням та замерзанням ґрунту, тим нижчі втрати азоту з добрив. Оптимальним часом внесення американські фермери вважають період, коли температура ґрунту знижується до +5-10 С.
Друга залежність - що вища вологість ґрунту, то більші втрати азоту. В цей час найкраще використовувати аміачні форми добрив, а не нітратні (табл. 2). Цей спосіб внесення більш підходить для традиційного обробітку, ніж до мінімального або No-till, які забезпечують більш вологий і теплий ґрунт на цей час, що збільшує імовірність втрати від денітрифікації.
Весняне стрічкове внесення
Стрічкове внесення азотних добрив весною більш прийнятне в умовах достатнього зволоження, що забезпечує високе використання внесеного азоту рослинами. У посушливих умовах додаткове розпушення за стрічкового внесення може призвести до пересушування посівного шару ґрунту. Крім того, за стрічкового внесення можна погіршити якість насіннєвого ложа, тому краще вносити азотні добрива весною стрічковим способом одночасно з сівбою, розташовуючи стрічку збоку від рядка. У зв’язку з високою рухливістю у ґрунті азоту місце розташування стрічки не так критичне, як при внесенні малорухливого елементу, наприклад, фосфору. При невисокій нормі краще вносити азотні добрива безпосередньо в зону рядка при сівбі, оскільки малі кількості не викликають пошкодження проростків культури.
Внесення із насінням
Внесення добрив одночасно з сівбою у насіннєву стрічку є найбільш популярним способом, позаяк має наступні переваги: відсутність додаткових проходів агрегатів по полю та додаткового рихлення ґрунту; цей спосіб ефективний у плані зменшення втрат азоту.
Основним недоліком є ймовірність пошкодження проростків культурної рослини при їх контакті з добривами. Рівень пошкодження може зростати в посушливі роки, особливо на ґрунтах з низьким вмістом органічної речовини та легкого механічного складу, які відрізняються низькою водоутримуючою здатністю. Цьому можна запобігти заходами, які забезпечують зниження концентрації добрива в зоні рядка, наприклад, шляхом збільшення відстані між насінням та добривами, а також ширини міжрядь, внесення їх збоку від насіння, зменшенням норми внесення.
Необхідно враховувати, що дрібнонасінні культури, наприклад ріпак, більш чутливі до добрив, ніж пшениця чи ячмінь. Форма добрив також має різну токсичність, наприклад, сечовина може більше нашкодити, ніж аміачна селітра, а КАС займає проміжну позицію. Ступінь впливу добрив на паростки може варіюватися у зв’язку зі зміною кліматичних умов на час сівби.
Таблиця 2. Вплив сечовини, внесеної разом із насінням, на густоту сходів і урожай ячменю на пісчаних ґрунтах (1994-1996 роки)
Норма N Густота Урожай зерна Маса соломи
(кг/га) (рослин/метр) (ц/га) (ц/га)
0 24,9 28,7 27,1
20 26,1 30,9 29,4
40 24,0 31,6 28,5
60 19,9 32,4 31,7
80 18,7 30,1 34,1
100 15,3 27,4 30,5
Стрічкове внесення добрив збоку рядка або в міжряддя
Збільшення відстані між добривом і насінням зменшує їх токсичний вплив на нього та дозволяє одночасно підвищити кількість добрив, яку можна безпечно вносити при сівбі.
Багато видів сошників було сконструйовано так, щоб вносити добрива одночасно з сівбою. Це прості системи, коли, наприклад, рідкі азотні добрива надходять по трубці до сошника для висіву насіння і змішується з ґрунтом, що накриває насіння. Це також системи з сошниками, при яких вносяться добрива стрічковим способом окремо від насіння, і системи з окремими сошниками для внесення добрив збоку або в міжряддя. Рідкі добрива особливо підходять для однопрохідних систем, оскільки устаткування для внесення їх легко модифікувати і з ним простіше працювати, на відміну від техніки для внесення гранульованих добрив або безводного аміаку.
Однак у деяких системах погано розділяються добрива і насіння. Це може призвести до значних пошкоджень насіння. Внесення стрічковим способом у міжрядді допомагає уникнути цієї проблеми і зменшити пошкодження насіннєвого ложа. Багато промислових сівалок добре справляються для окремого внесення добрив або внесення у міжряддя, проте вартість такого устаткування чимала. Тягова сила і ступінь дії на насіннєве ложе можуть збільшитися, проте аграрій отримує значні переваги від об’єднання внесення насіння і добрив в одній операції.
Безводний аміак є відносно недорогим джерелом азоту. Його можна безпечно вносити, використовуючи устаткування для стрічкового внесення збоку або в міжряддя, якщо насіння і добрива розділені шаром ґрунту. У дослідженнях, проведених у штатах Саскачеван і Альберта (CША), урожай ріпаку був однаковий при стрічковому внесенні сечовини або аміаку збоку чи в міжряддя. Рівень віддалення добрив від насіння залежить від глибини ходу та зносостійкості сошників, вологості ґрунту і швидкості руху сівалки.
Не дивлячись на те, що внесення добрив збоку від насіння - відносно безпечний метод, сильно чутливе насіння, приміром ріпаку, може пошкодитись. Багато сівалок розроблено таким чином, що вони вносять добрива на 2,5 см убік і на 2,5 см нижче від насінини.
При широкому міжрядді, високих нормах внесення добрив або сильно чутливих культурах такої відстані може бути недостатньо, що призведе до пошкоджень насіння, які супроводжуються його інтоксикацією. До ґрунтових факторів ризику, які можуть збільшити імовірність пошкодження насіння добривами, відносять високий рівень рН, низький рівень обмінних катіонів, низький вміст органічної речовини, а також посушливі умови після сівби та внесення добрив на чутливих культурах, наприклад ріпаку або льону. Ризик пошкодження насіння буде вищим у разі не підтримання адекватного розділення насіння і добрив. Пошкодження насіння не завжди позначається на зниженні урожаю культур. Інтоксикація насіння може затримати час появи сходів, зменшити його польову схожість і уповільнити швидкість росту.
Дозрівання культур також може затриматися, що призведе до збільшення ризику пошкодження культури від осінніх приморозків. Також може знизитися якість урожаю культури. У випадку появи високого рівня ризику краще застосувати інший метод внесення добрив, наприклад у міжряддя, або стрічкове внесення перед сівбою, чи взагалі використати менш агресивний вид добрив.
Уреазні інгібітори можуть допомогти знизити ризик пошкодження насіння як від КАС, так і від сечовини. Вони сповільнють конверсію сечовини в амоній, скорочують концентрацію біля насінини, що проростає.
Внесення добрив після сівби
В умовах західної Канади внесення азоту до або під час сівби є однією з найефективніших технологій. Проте точне визначення потреби культури в азоті ускладнено в умовах, коли рівень вологості ґрунту і потенціал урожаю сильно варіюють по роках. Виробничники мусять вносити низькі норми азотних добрив, якщо на час сівби запас вологи в ґрунті низький. При достатній вологості ґрунту потенціал урожаю підвищуються. За таких обставин необхідно додатково вносити азот. Відстрочене або роздільне внесення азоту можна використовувати як стратегію зниження ризику неефективного застосування азотних добрив. Роздільне внесення може не забезпечити більш високого врожаю, ніж внесення азоту перед або одночасне з сівбою, але це дає виробникові витратити азотні добрива у відповідності до кліматичних умов конкретного року, щоб окупити інвестиції, вкладені в азот.
Внесення добрив на поверхню після сівби буде зв’язано з тими ж проблемами, що і внесення на поверхню перед сівбою, тому види добрив, в яких азот знаходиться у формі нітрату, будуть в основному ефективнішими, ніж ті, в яких він міститься у формі амонію або сечовини. У системі землеробства No-till, де на поверхні ґрунту знаходиться велика кількість рослинних решток, втрати азоту через процес іммобілізації або випаровування можуть бути значними. Тому внесення розчину азотних добрив методом обприскування або внесення за допомогою култера може мати більший успіх, ніж розкидання сухих добрив. Азотне добриво у вигляді КАС добре адаптоване для внесення після сівби. Його можна вносити стрічковим крупно краплинним обприскуванням або заробляти у ґрунт за допомогою култера після сходів культури.
В ідеалі азот потрібно вносити на зернових до або у фазі 3-5 листків, а на ріпаку - до виходу в стрілку. Оскільки несприятливі погодні умови можуть затримати внесення азотних добрив після сівби, якусь частину їх доцільно вносити при сівбі, якщо рівень доступного азоту в ґрунті низький.
Відомо, що в посушливих умовах користь від внесення азотних добрив розкидним способом невелика. Планувати внесення азотних добрив таким методом найбільш доцільно при високій вірогідності випадання опадів після їх внесення. Це відбудеться тому, що рослини мають більше шансів поглинути внесений азот, який з водою надходить у кореневу зону. Водночас, у регіонах з високою кількістю опадів можливі суттєві втрати азоту з добрив унаслідок його вимивання із кореневмісного шару та процесу денітрифікації.
Таким чином, будь-який спосіб внесення азотних добрив має свої переваги і недоліки, які неоднаково проявляються у регіонах з різними ґрунтово-кліматичними умовами. При розробці оптимальної системи внесення добрив для конкретних умов необхідно розрахувати норму внесення, врахувати вартість і доступність устаткування, дію та ефективність обраного виду добрив на ґрунт та культуру, що вирощується, якість насіннєвого ложа, рівень вологозабезпечення. Ідеальної «найкращої» системи регулювання азотного режиму не існує, все визначається і залежить від наявних обмежувальних факторів у конкретному господарстві.
