«Перелет», «недолет», «попадание»…

Как определить оптимальную норму азота

В программе аграрного вуза лет двадцать тому назад был курс лекций по программированию урожайности. Что это такое? Это научно обоснованная система получения высоких урожаев в конкретных почвенно-климатических условиях. Она предполагает подгонку регулируемых факторов (сроки посева, минеральное питание, орошение, защита растений, мелиорация) к верхней границе нерегулируемого (лимитирующего) фактора. К годовой сумме осадков, например.

К сожалению, реальные успехи в этом виде программирования не впечатляют. Очень часто посевы «кормят» удобрениями в научно обоснованных нормах, своевременно защищают от вредителей и качественно «лечат» от болезней. А фактическая урожайность оказывается на 30–50% меньше, чем прогнозируемая. В чем причина? В «произвольном коэффициенте» – непредсказуемой погоде. Несвоевременно выпавшие (или своевременно не выпавшие) осадки, резкое потепление или внезапное похолодание, аномально жаркое лето или холодная весна умножают заранее подсчитанный урожай на цифру с нулем и запятой. Например, на 0,9. А иногда – почти на ноль. Что делать?

Если речь идет о минеральном питании, то можно использовать известный с незапамятных времен принцип «не класть все яйца в одну корзину». То есть вносить удобрения не «оптом», а «в розницу». Урожайность это не увеличит, но уменьшит затраты и себестоимость продукции: возможно корректировать расчет нормы внесения удобрений с учетом состояния растений в определенные фазы развития. Но как определить, какая порция минерального питания будет оптимальной?

С подобной проблемой столкнулись исследователи из Университета штата Оклахома. На опытной станции, расположенной в окрестностях города Лахома, с 1971 года проводится длительный эксперимент по изучению отзывчивости озимой пшеницы на внесение азотных удобрений. Поле удобрялось разными дозами азота и сравнивались варианты с различными дозами внеснеия азота от N100 P40 K60 до N0 P40 K60. Выяснилось, что посевы озимой пшеницы по-разному реагировали на увеличенную норму азота.

В отдельные годы прибавка урожая была существенной, а иногда ее трудно было заметить по сравнению с контрольными участками, где азот не вносился.

Для того чтобы корректно сравнить влияние азотного питания на урожайность, исследователи определяли индекс отзывчивости (RI). Его рассчитывали, как отношение урожайности участка, удобренного азотом, к урожайности участка контрольного, где азот не вносился.  Индекс отзывчивости, как и урожайность, был непредсказуемым и отличался на протяжении всех лет эксперимента. В 1972 году, например, дополнительное азотное питание уменьшило урожайность зерна по сравнению с контрольным участком (RI <1). А в 1994 году, наоборот, внесение N увеличило урожайность в 4 раза по сравнению с контролем.  Индекс отзывчивости на N за время проведения опыта был от 0,7 до 4,0.

Говорят, что в одну и ту же воронку снаряды не падают. Английский флот в Ютландском сражении в апреле 1916 года даже использовал тактику «охоты за залпами», направляя корабли прямо к месту попадания вражеских снарядов. Причем успешно: немцы так и не поняли сути маневров британских кораблей. При внесении удобрений наблюдается похожая закономерность: удачное «попадание» нормой азотных удобрений в прошлом году является «промахом» в нынешнем. Поэтому при одинаковом минеральном питании урожайность может отличаться на четверть, треть, а иногда и наполовину. Как «пристреляться», чтобы избежать дефицита или избытка азота?

Для определения оптимальной нормы внесения азотных удобрений необходимо прогнозировать возможную урожайность озимой пшеницы без внесения азотных удобрений и реакцию культуры на азотное питание. Это сложно. Например, возможна ситуация, когда потенциальная урожайность высокая, но культура не реагирует на внесение дополнительного азота. Это бывает, например, в годы с затянувшейся теплой влажной осенью, которая перешла в теплую зиму. В таких условиях интенсивно происходит минерализация растительных остатков и органического вещества почвы, что обеспечивает культуру достаточным количеством азота. Внесение дополнительного азота осенью ситуацию не улучшает – значительная часть нитратов промывается влагой осадков.

И наоборот, после сухой и холодной зимы урожайность посевов без дополнительного азотного питания будет низкой. Поэтому отзывчивость на азотные удобрения окажется высокой. Для определения потребности в макро- (P, K, S) и микроэлементах (Fe, Mg, Ca, Cu, Zn, B) достаточно провести анализ почвы перед посевом. Но анализ почвы на содержание NH4-N и NO3-N не гарантирует достоверного результата. Содержание аммонийного и нитратного азота резко меняется при изменении температуры и влажности почвы. К тому же данные анализа не учитывают нитратный азот, высвобождающийся при минерализации органического вещества почвы.

Очередное усовершенствование привело к созданию «полосы калибровочных площадок» (RCS). Такой способ позволил определить оптимальный интервал между дефицитом и избытком азота

Большой объект лучше рассматривать с соответствующего расстояния. Например, с дрона. Четко выделяются участки, на которых азот вносили в большем количестве, чем в основном массиве поля

Артиллерийская вилка для азотных удобрений

Конечно, существуют и другие виды анализов, прямо или косвенно показывающие уровень обеспеченности растений минеральным азотом. Например, анализ растительных тканей N-тестером. Но на ранних этапах вегетации, пока потребность растений в азоте минимальна, показатели могут быть слишком оптимистичными». А в период активного роста есть риск опоздать с внесением дополнительной порции азота.

Поэтому можно использовать элемент технологии, позаимствованный у артиллеристов. Для пристрелки на дальность они используют так называемую «вилку». Первый выстрел производится с небольшим недолетом, второй (после корректировки) – с небольшим перелетом. Цель оказывается в «узкой вилке». После этого проводится еще одна корректировка прицела – выбирается средний показатель. И открывается огонь на поражение. Если вилка слишком большая для перехода к огню на поражение, то ее начинают «половинить» (уменьшать в 2 раза при перелете) до тех пор, пока не будет достигнута достаточная точность.

Самым простым способом корректировки годовой нормы азота оказался метод тестовых полосок, который в США называют N‑Rich Strip (NRS)

Тот же принцип используется при использовании N-Rich Strips, то есть тестовых полос, на которые вносится увеличенная норма азота. При этом норма азотных удобрений при посеве уменьшается до 1/3–1/2 от общей потребности культуры в этом элементе. Если растения в «азотной полосе» и в основном развиваются одинаково, нет смысла проводить дополнительную подкормку азотными удобрениями в феврале–марте. Но если заметна явная «ступенька» и растения в «азотной полоске» развиты лучше, тогда целесообразно «подтянуть» азотное питание за счет внесения удобрений разбрасывателем, сеялкой или опрыскивателем.

(Полную версию статьи читайте в журнале «Аграрный сектор» №4 (42) за декабрь 2019 год).