Используем азотные удобрения эффективно

В условиях дерново-подзолистых почв из всех питательных элементов азот оказывает наибольшее влияние на урожайность и качество продукции. В структуре себестоимости растениеводческой продукции заметная доля затрат приходится на применение азотных удобрений, которые порой превышают выручку от прироста урожая за счет их внесения. Такой подход неприемлем как с экономической, так и с экологической точек зрения. Как же можно повысить отдачу от азотных удобрений?

Эффективность отдельных мероприятий в каждом хозяйстве зависит от планирования норм внесения азотных удобрений, их целевого использования и контроля эффективности. При этом необходимо учитывать зависимость между различными факторами, влияющими на эффективность внесения азотных туков.

Порог рентабельности, или зона оптимума азота

Внесение азотных удобрений окупается до тех пор, пока затраты на них покрываются получаемой прибавкой урожая. 

Основой для определения экономического оптимума служат исследования по повышению доз азотных удобрений в конкретных полевых условиях. Исследованиями установлено то количество азота, которое в условиях хозяйства обеспечит максимальный доход (рис. 1). В ситуации, когда азота внесено меньше, чем это необходимо для достижения экономического оптимума — деньги выбрасываются на ветер. При внесении азотных удобрений сверх экономического оптимума прирост урожайности не сможет покрыть затраты на их внесение.

Более точно определить значение экономического оптимума можно только после уборки урожая и проведения исследований по содержанию азота. Чем больше факторов будет учтено при планировании внесения азотных удобрений, тем точнее расчет. К наиболее важным факторам относятся:

• динамика урожайности по годам;
• цена на азотные удобрения;
• закупочные цены на сельхозпродукцию.

Влияние погодных условий и места возделывания

Многолетними исследованиями зарубежных ученых установлено, что на одном и том же месте возделывания озимых зерновых, при одинаковом предшественнике оптимальное количество азотных удобрений в разные годы может значительно различаться: от 170 до 240 кг N/га при среднем уровне 199 кг N/га (Rothamsted, Англия).

В условиях Германии средняя урожайность зерна озимой пшеницы на опытных участках показала, что экономический оптимум азотных удобрений по годам также сильно разбросан: 85 ц/га — 141 кг N/га, 70 ц/га — 179 кг N/га, 100 ц/га — 228-245 кг N/га [3].

Урожайность зависит и от условий места возделывания (запасов минерального азота в почве Nmin, потенциала восполнения запасов азота, обеспеченности влагой). Эти величины нельзя точно измерить, поэтому их оценка базируется на множестве неизвестных. Уже установлено, что в условиях засухи азотные удобрения, внесенные в начале вегетации зерновых культур, в большинстве случаев имеют преимущество над их последующим дробным применением.

Влияние цен на удобрения и закупочных цен на продукцию

Цены на азотные удобрения растут по мере роста затрат на их производство, а также меняются в зависимости от мирового спроса и предложения, от курсов валют, что отражается на их рентабельности.

Ученые Германии рассчитали экономически оптимальную дозу азота, исходя из цены на зерно пшеницы 100 €/т. Из их расчета следует, что при повышении цены на КАС на 10 €/т дозу азота экономически обоснованно снижать на 2 кг N/га.

Аналогичное влияние оказывают и закупочные цены на сельхозпродукцию. При цене на КАС 180 €/т снижение или повышение закупочной цены на пшеницу на 2 €/т повлияет на величину экономически оптимальной дозы в пределах 6-8 кг N/га.

Впрочем, на практике стоимость удобрения и закупочные цены на продукцию едва ли влияют на дозы внесения азота. Как правило, даже при более высоких ценах на азотные удобрения меньше их не вносят. Решающим является эффективность азота, выраженная окупаемостью в виде полученной дополнительной продукции. Основную роль играют такие факторы, как качество удобрения, содержание и степень усвоения питательных веществ, наличие дополнительных питательных элементов, затраты на внесение. Следует также заботиться о сбалансированном соотношении азота с фосфором и калием, поскольку чрезмерное, недостаточное или несбалансированное внесение азота с другими элементами питания может дорого обойтись.

Потребность отдельных культур в азоте определяется не только возможным уровнем урожайности, но и требуемым качеством продукции. Поэтому для улучшения качества продукции дозы азота под картофель, свёклу, лён и овощные культуры ограничены.

Источники азота для растений

Дозы азотных удобрениях рассчитывают, исходя из возможного выноса азота планируемым урожаем культуры за вычетом содержащихся в почве запасов азота в доступных для растений формах (Nmin — сумма нитратного и аммонийного азота), предшественника и доз органических удобрений.

Основные источники азота в начале вегетации весной — это запасы Nmin в почве после зимы и восполнение этих запасов в период вегетации после минерализации органических остатков (рис. 2). Эти источники играют важную роль в обеспечении растений азотом, но сильно колеблются по годам, поэтому и потребность в азотных удобрениях на одном и том же участке в разные годы может меняться.

На запасы Nmin в почве весной влияют погодные условия, тип почвы и технология возделывания, от которых количество в почве доступного растениям азота может изменяться от 10 до 200 кг/га. В основном запасы минерального азота возрастают по мере окультуривания почвы. В сравнении с зерновыми, такие предшественники, как рапс, овощные и бобовые культуры оставляют после себя много растительных остатков. Постоянное внесение органических удобрений также повышает запасы в почве Nmin, которые растения используют в период вегетации.

Обильные осадки и их просачивание в осенне-зимний период вглубь почвы вымывают доступные запасы азота, поэтому судить о запасах доступного растениям азота в почве можно лишь на основе анализа почвы на содержание Nmin.

Скорость минерализации органических остатков в течение вегетации (биологическая активность почвы) и высвобождения доступного азота зависит от способа обработки почвы, ее структуры, температуры, влажности, рН почвы, аэрации, окультуренности.

Накопление азота в почве во многом определяется составом культур севооборота. Включение в севооборот многолетних трав, сидератов, бобовых культур, способствует накоплению в почве органических остатков, что позволяет снижать потребность в азотных удобрениях.

Особенности усвоения азота культурами

Разные культуры усваивают азот из почвы в различных количествах. Озимые культуры, стартующие в развитии ранней весной (рапс, пшеница, тритикале и рожь), даже при низкой температуре почвы, реагируют на минеральные удобрения значительным приростом урожая. Ввиду особенностей их биологического развития температура почвы для обеспечения их азотом играет незначительную роль.

Потребление азота культурами тесно связано не только с их биологическими особенностями, но и с уровнем возможной урожайности. Озимая пшеница активно поглощает азот после фазы колошения и при высокой урожайности. При формировании низкой и средней урожайности растения пшеницы усваивают азот из почвы значительно меньше, а к цветению этот процесс вообще прекращается. В данном случае азот, накопленный в растении, перенаправляется в формирующееся зерно.

В сравнении с озимой пшеницей, кривая потребления азота озимой рожью, озимой тритикале и озимым ячменем идет более плавно, поскольку эти зерновые культуры весной развиты сильнее, усвоив больше азота. Поэтому они образуют зерно с низким содержанием протеина.

Поглощение азота озимым рапсом также имеет свои особенности. После сева и до ухода в зимовку его растения потребляют азота 50-80 кг/га. Это говорит о том, что рапс, как озимая культура, до наступления холодов образует мощную корневую систему и может использовать азот, находящийся на глубине до 90 см. При достаточном количестве азота в почве и благоприятных условиях роста рапс может извлечь из почвы 200 кг/га азота, хотя такое количество не является необходимым для формирования высокой урожайности.

Для рапса также характерна ярко выраженная потребность в азоте с начала возобновления вегетации весной и вплоть до цветения. При урожайности семян более 40 ц/га к периоду цветения биомассой рапса потребляется около 300 кг/га азота. В дальнейшем усвоение азота культурой заметно снижается. С урожаем семян рапса выносится только 140 кг/га азота. После уборки значительное количество азота остаётся в почве с пожнивными остатками и соломой. Результаты исследований показывают, что по сравнению с другими культурами рапс имеет наибольшую разницу между потреблением азота и выносом его с урожаем.

Культуры с длительным периодом вегетации (кукуруза и сахарная свекла) в жаркие летние месяцы потребность в азоте во многом компенсируют из запасов почвы. В этом случае прирост урожая можно получить за счет органических удобрений. При регулярном внесении органических удобрений можно рассчитывать на постепенное высвобождение из них азота в течение всего периода вегетации.

Сложность определения потребности в азотных удобрениях

В годы с высоким содержанием в почве доступных форм минерального азота Nmin и значительным усвоением его растениями даже при внесении небольших доз азотного удобрения можно получить оптимальную урожайность.

Для расчета потребности культуры в азотных удобрениях чаще используют балансовый метод:

Планируемая урожайность × содержание N в культуре (вынос с урожаем) = общая потребность в азоте – запасы в почве Nmin к началу вегетации – минерализация органического вещества за вегетацию (в зависимости от содержания в почве гумуса, предшественника, органических удобрений) ± корректировка в зависимости от условий произрастания, состояния посевов и начала вегетации. В итоге получаем потребность культуры в азотном удобрении.

Для корректировки дозы азота при некорневых подкормках зерновых культур в зависимости от условий вегетации применяется экспресс-анализ растений в фазу трубкования — колошения, который наиболее точно показывает обеспеченность посевов азотом.

Современная сенсорная техника (технологии точного земледелия) позволяет определять изменения качественного состава почвы на неоднородных участках и уровень поступления в растения азота, благодаря чему также повышается эффективность использования удобрений.

Предпосылки эффективного усвоения азота:

1. Оптимальный уровень кислотности почвы (рН 5,5-6,0).
2. Достаточная обеспеченность почвы подвижными формами фосфора и калия (200-300 мг/кг), серой, магнием, микроэлементами. Использование комбинированных азотно-серных удобрений (при высокой потребности культур в сере), азотно-фосфорных удобрений или NPK для ускорения развития культур в сложных условиях осени или весной.
3. Равномерное распределение и заделка в почву пожнивных остатков, органических и минеральных удобрений, благодаря чему урожайность зерна может увеличиваться на 2-5 ц/га.
4. Качественная подготовка почвы и оптимальные сроки сева.
5. Здоровое состояние растений (своевременное применение средств защиты растений).
6. В засушливых регионах важно использовать влагосберегающие технологии, подбирать устойчивые к стрессу от засухи культуры, а азотные удобрения вносить преимущественно в начале вегетации.

Дефицит питательного элемента может проявиться при недостаточном развитии корневой системы в период похолодания или засухи. В этом случае целесообразны некорневые подкормки. При запланированной урожайности зерновых культур свыше 40 ц/га рекомендуется профилактическое внесение микроудобрений при инкрустации семян перед севом и в некорневые подкормки посевов в критические периоды развития.

Продовольственной пшенице необходимо больше азотных удобрений для достижения качественных параметров, чем фуражной. Подкормка посевов азотом до стадии ДК39 (флаг-лист) работает на урожай зерна. Последующие подкормки от стадии ДК49 (начало колошения) улучшают качество зерна, повышают содержание сырого протеина. Прежде, чем проводить позднюю подкормку азотом с целью повышения качества зерна, нужно рассчитать компенсацию этих затрат возможной доплатой за качество зерна.

На легких песчаных и супесчаных почвах не рекомендуются поздние азотные подкормки пшеницы. В благоприятные по влагообеспеченности годы с высокой запланированной урожайностью целесообразны подкормки озимых зерновых азотом в фазу колошения. В регионах с повторяющимися засухами целесообразно объединять 2-ю и 3-ю подкормки азотом в одну в фазу трубкования с применением медленнодействующих азотных удобрений.

Анализируем баланс азота

После уборки урожая агроном сопоставляет затраты на возделывание культуры и полученный от ее реализации доход. В отношении азотных удобрений это означает рассчитать баланс азота, который поможет определить эффективность доз азотных удобрений для конкретной культуры. Баланс азота выражается в сальдо (разница между приходом и расходом) (рис. 3).

На основании результатов многочисленных опытов и производственных данных немецкие специалисты пришли к следующим выводам:

1. На плодородных суглинистых почвах при оптимальной урожайности зерна озимой пшеницы 80-90 ц/га эффективность азотных удобрений высокая и обеспечивает небольшое положительное сальдо азота.
2. На легких супесчаных почвах получение оптимальной урожайности (45-55 ц/га) связано с существенным ростом сальдо в балансе азота. Причиной тому являются высокие потери азота при вымывании и низкий потенциал его дополнительного поступления.
3. Условия, которые ведут к повышению урожайности (почвенные условия и оптимальная технология возделывания), снижают сальдо в балансе азота.
4. Сохранение посевов пшеницы здоровыми до созревания с помощью применения пестицидов улучшает усвоение азота и снижает его непродуктивные потери.

Отечественными учеными-агрохимиками предложены ориентировочные оптимальные параметры интенсивности баланса азота (поступления к выносу урожаем) в зависимости от продуктивности пашни для условий Беларуси (табл.). Показатель интенсивности на уровне 100% характеризует бездефицитный, а выше этого — положительный баланс.

Таблица. Оптимальная интенсивность баланса азота (%) в зависимости от продуктивности культур [2]

Заключение

Экономически обоснованные дозы азотных удобрений могут существенно различаться в зависимости от почв, региона, хозяйства, погодных условий в период вегетации. Запасы в почве доступного азота весной и восполняемые ресурсы N после минерализации органического вещества почвы в течение вегетации являются основополагающими для расчета потребности культур в дополнительном внесении азотных удобрений. На эффективное усвоение азота культурами влияют условия внесения азотного удобрения (влагообеспеченность и рН почвы, доступность макро- и микроэлементов, структура почвы и др.). Решающим фактором является прирост урожая в результате внесения удобрений, покрывающий затраты на его приобретение и применение. 

1. Система применения удобрений. Дипломное и курсовое проектирование. Уч. пособие для студентов / С.Ф. Шекунова, И.Р. Вильдфлуш, Т.Ф. Персикова и др. – Минск, 2005.
2. Методика расчета баланса элементов питания в земледелии РБ / РУП «Институт почвоведения и агрохимии». – Минск, 2007.
3. DLG-Merkblatt 350: N-Düngung effizient gestalten - 1. Auflage, Stand 12/2006.
4. Методика расчета баланса элементов питания в земледелии РБ / РУП «Институт почвоведения и агрохимии». – Минск, 2007.

Подготовлено по материалам, опубликованным в журнале «Наше сельское хозяйство» (2017 г., № 7).