Методи та принципи визначення потреби сільськогосподарських культур у мінеральних добривах

Раціональне застосування добрив неможливе без контролю живлення рослин на всіх етапах формування урожаю. Щоб підживлення окупало витрати й приносило прибуток, необхідно максимально точно розрахувати дози поживних речовин. Потреба в добривах — це різниця між тим, скільки елементів живлення потрібно культурі для планового врожаю, і тим, скільки їх уже доступно в ґрунті.

Розрахунок потреби: економічний і біологічний винос

Для розрахунку використовують формулу: У = Р – П, де У — потреба в добривах, Р — необхідна рослині кількість елементів, П — вміст елементів живлення в ґрунті. В ідеальних умовах, коли ґрунт повністю забезпечує культуру (П = Р), потреба дорівнює нулю. Якщо ж ґрунт не містить доступних елементів (П = 0), усю потребу покривають за рахунок добрив. На практиці агрономи працюють із різними проміжними співвідношеннями цих параметрів.

Потреба рослин характеризується їхнім виносом — кількістю елементів живлення, що містяться в урожаї з 1 га (у кілограмах або грамах). Для розрахунків використовують два типи виносу: господарський і біологічний. Вони вирішують різні завдання під час планування системи живлення.

Господарський винос враховує вміст елементів у тій частині врожаю, яку вивозять із поля. Біологічний винос показує сумарну кількість елементів у надземних і підземних органах, включно з речовинами, які вимиваються з листя або виділяються через коріння. Щоб визначити поточну потребу посівів у живленні, проводять рослинну (візуальну та хімічну) і ґрунтову діагностику.

Візуальна діагностика: як розпізнати дефіцит азоту та фосфору

Візуальна діагностика — це швидкий спосіб оцінити стан посівів у полі. Під час оглядової оцінки агроном перевіряє висоту рослин, ступінь кущення або гілкування, а також розмір і форму листків. Особливу увагу звертають на забарвлення: оцінюють загальний колір посіву, різницю між верхнім і нижнім листям, появу плям і колір засохлої тканини.

Недостатність азоту. Рослини залишаються низькорослими, слабо кущаться, формують дрібне листя. Загальний колір посіву блідне, переходячи у світло-зелений, жовтувато-зелений або жовтий, причому на нижньому листі пожовтіння виражене сильніше. Краї листків світлішають, потім набувають бежевого забарвлення і засихають, стаючи світло-коричневими. Симптоми поступово поширюються знизу вгору по рослині.

У сої дефіцит азоту сильніше проявляється на листі, що утворилося безпосередньо в період голодування. У культур із паралельним жилкуванням (пшениця, кукурудза) сильніше засихає верхівка листка, а при сітчастому жилкуванні (цукровий буряк, соя) відмирання йде рівномірно по всьому краю. Ознаки дефіциту азоту часто проявляються навесні.

• Дефіцит азоту на озимій пшениці — фаза трубкування
• Дефіцит азоту на кукурудзі — фаза 6–7 листків
• Дефіцит фосфору на озимій пшениці — фаза кущення

Недостатність фосфору. Культури відстають у рості, слабо кущаться, формують вузькі, дрібні та підняті листки. Посіви набувають темно-зеленого кольору, іноді з коричневим відтінком. На нижньому листі з’являються бурі плями, які зливаються і викликають усихання країв; відмерла тканина стає темно-коричневою або темно-бурою. При паралельному жилкуванні засихає верхівка листка, при сітчастому — весь його край. Фосфорне голодування часто спостерігається на карбонатних ґрунтах.

Візуальна діагностика: визначаємо дефіцит елементів за симптомами

Візуальна оцінка допомагає швидко помітити проблеми з живленням прямо в полі. Характерні симптоми дозволяють припустити, якого саме елемента не вистачає рослинам у даний момент. Проте для точного діагнозу необхідно зіставляти зовнішній вигляд посівів із типом ґрунту та історією обробітків.

• Калій. Ріст рослин ослаблений, кущення та гілкування виражені слабо. Загальний колір листя залишається зеленим, але верхівки та краї нижнього листя світлішають, потім засихають і буріють. Симптоми поширюються по рослині знизу вгору. У польових умовах такий дефіцит трапляється рідко.
• Кальцій. Затримується ріст верхнього листя, на ньому з’являються світло-жовті хлоротичні плями, після чого воно відмирає. Старе листя зберігає нормальний вигляд, оскільки кальцій слабо реутилізується. Коріння вкорочується, слабо гілкується і стає слизьким. Кальцієве голодування характерне для кислих дерново-підзолистих ґрунтів.
• Магній. Знижується вміст хлорофілу в тканинах. На листі (перш за все нижньому, оскільки магній реутилізується) з’являється «мармурова» плямистість: воно блідне між жилками, але вздовж жилок зберігається зелений колір. Потім листя жовтіє, скручується з країв і передчасно опадає. Дефіцит трапляється рідко, переважно на ґрунтах із низьким вмістом магнію.
• Сірка. Верхнє молоде листя та його жилки набувають світло-зеленого або жовтого забарвлення, пізніше жовтіє і старе листя. Симптоми схожі на азотне голодування, але сильніше проявляються на верхньому ярусі.
• Бор. Верхівки та молоде листя світлішають, точки росту відмирають, знижується урожай насіння. У буряка відмирають зачатки молодого листя і точка росту (гниль сердечка), а в томатів чорніють точки росту. Проблема частіше виникає на карбонатних ґрунтах, а на дерново-підзолистих — після вапнування.
• Молібден. Через порушення азотного обміну слабшає зелене забарвлення листя. У бобових культур змінюється колір усього листка, у решти рослин з’являються світлі плями. При гострому дефіциті хлорозна тканина відмирає, а листя викривляється.
• Марганець. Розвивається міжжилковий хлороз: листя блідне або жовтіє, але жилки залишаються зеленими, створюючи візерунчастий строкатий вигляд. Пізніше хлорозна тканина відмирає, утворюючи плями. На листі із сітчастим жилкуванням ці плями округлі, з паралельним — видовжені. Дефіцит частіше проявляється у буряка, картоплі, капусти та плодових культур на карбонатних і торф’яних ґрунтах.
• Мідь. Проявляється хлорозом листя, побілінням і засиханням його кінчиків, в’яненням. У злаків затримується кущення, погано формується насіння. Симптоми сильніше виражені на молодих частинах рослин. Проблема характерна для торф’яних, кислих і піщаних ґрунтів.
• Цинк. Викликає хлороз верхнього листя, що особливо помітно в молодої кукурудзи. Ріст рослин ослаблений, качани формуються дрібними та викривленими. Дефіцит проявляється на карбонатних та інших ґрунтах, часто провокується внесенням фосфорних добрив.
• Залізо. Молоде листя втрачає зелене забарвлення. Найчастіше цей тип голодування рослини відчувають на карбонатних ґрунтах у посушливій зоні.

Хімічний аналіз та експрес-діагностика в польових умовах

Хімічний склад рослин безпосередньо пов'язаний з їхньою урожайністю та умовами живлення. На основі цього зв'язку будується точна діагностика потреби посівів у добривах. При оптимальному живленні рослини формують високий урожай, а їхній хімічний склад приймається за цільову норму. Якщо ж продуктивність низька і концентрація елементів у тканинах мала — культурі потрібне підживлення. У випадках, коли молоді рослини перенасичені елементами живлення, але не набирають масу, затримка росту викликана іншими лімітуючими факторами.

Для контролю живлення в період вегетації використовують методи тканинної або листкової діагностики. Тканинний аналіз оцінює вміст неорганічних форм елементів у клітинному соку або рослинній витяжці. Таку оцінку можна провести прямо в полі за допомогою портативної експрес-лабораторії. Даний метод дозволяє всього за кілька хвилин визначити рівень азоту, фосфору та калію, щоб оперативно прийняти рішення про необхідність підживлення.

Для аналізу відбирають: у картоплі черешки листків середнього ярусу, у кукурудзи – центральну жилку біля основи листка середнього ярусу, у пшениці – нижню частину рослин, позбавлену листкових пластинок. Ручним пресом витискають сік і вміщують його по одній краплі в заглиблення спеціальної пластинки. Потім додають краплями відповідні реактиви і порівнюють отримане забарвлення зі шкалою еталонних розчинів або з паперовою кольоровою шкалою. Такі аналізи дають багато інформації. Наприклад, в одному з дослідів при аналізі клітинного соку озимої пшениці у фазі кущіння були отримані такі результати (табл. 173; Куркаєв В.Т., 2000).

Результати показують, що без добрив на цій ділянці рослини відчували нестачу азоту, і їх слід було підживити азотним добривом. Внесення одного азоту у високій нормі призвело до фосфорного голодування, а одного фосфору – до гострої нестачі азоту (у клітинному соку азоту немає, а фосфор накопичується, оскільки не переходить в органічні сполуки). В останньому варіанті склад клітинного соку показує оптимальні умови живлення.

Може використовуватися також польова лабораторія В.В. Церлінг. Вона дозволяє встановлювати вміст нітратів, фосфатів та калію в рослинах. Аналіз проводять на зрізах частин рослин, багатих на судинно-провідну систему. Для порівняння потрібно брати зразки з одного ярусу рослин, краще середнього. На зрізи наносяться відповідні реактиви. Оцінка стану живлення рослин проводиться за забарвленням. Чим воно темніше, тим вищий вміст елементів живлення і менша потреба в добривах.

Використовують також ряд інших методів. Оскільки найчастіше проявляється нестача азоту, то тканинну діагностику азотного живлення у полі можна провести з використанням розчину дифеніламіну (за В.В. Церлінг). Хороші результати дає також аналіз витяжок із тканин рослин (за К.П. Магніцьким).

Листкова діагностика полягає в аналізі листя на валовий вміст елементів мінерального живлення, який дозволяє оцінювати забезпеченість ними рослин. Хімічний склад рослин на обстежуваній ділянці порівнюють зі складом нормально забезпечених рослин.

Для аналізу відбирають листки певного ярусу, частіше середнього, іноді – верхній дорослий листок (третій за рахунком зверху, починаючи з листка, що розгортається).

Процедура підготовки матеріалу:

• Відібране листя висушують;
• Подрібнюють рослинну масу;
• Визначають вміст азоту, фосфору та калію експрес-методами валового аналізу (одна з методик наводиться в додатку).

Наприклад, стосовно умов Краснодарського краю розроблено методику листкової діагностики для встановлення норми азоту пізнього азотного підживлення озимої пшениці з метою поліпшення якості зерна. Аналіз проводиться у трьох верхніх листках. Норми добрив встановлюють за вмістом азоту.

Під ґрунтовою діагностикою розуміється визначення вмісту в ґрунті доступних форм елементів живлення – азоту, фосфору, калію, мікроелементів. Результати ґрунтової діагностики використовуються для встановлення норм основного добрива та підживлень.

Для визначення умов азотного живлення рослин у ґрунті визначається вміст нітратного та амонійного азоту. Ці форми азоту безпосередньо засвоюються рослинами. У сумі вони становлять мінеральний азот.

При оцінці результатів визначення необхідно враховувати, що при аналізі ґрунтів на посівах визначається залишок мінерального азоту від споживання рослинами. Тому оцінювати результати можна тільки разом із спостереженнями за ростом рослин, оскільки мінеральний азот, що утворюється, швидко поглинається рослинами. Якщо мінерального азоту в ґрунті мало, а рослини ростуть нормально, то застосовувати добрива в період вегетації не потрібно.

Визначення мінерального азоту в ґрунті можливе і восени, особливо в районах, де ґрунт промерзає на тривалий строк. Для оцінки забезпеченості ґрунтів азотом визначають також вміст його легкогідролізованих форм у кислотних або лужних витяжках.

Для оцінки забезпеченості рослин фосфором у ґрунті визначають вміст цього елемента, що переходить у різні кислотні або сольові витяжки.

Таблиця 174 – Кислотні та сольові витяжки, що використовуються для визначення вмісту рухомого фосфору Ґрунт Метод Розчинник

 Дерново-підзолистий Кірсанова 0,2н НСl Чорнозем вилугуваний Чирікова 0,5н СН3СООН Чорнозем звичайний Мачигіна 1 %(NH4)2 CО3 Краснозем і жовтозем Арреніуса 1 % лимонна кислота

Забезпеченість ґрунтів калієм оцінюється за результатами визначення обмінного калію, в одній витяжці з фосфором. Отримані результати групуються і наносяться на агрохімічні картограми.

Таблиця 175 – Групування ґрунтів за вмістом рухомого фосфору та обмінного калію, мг/кг ґрунту

 Груп Рухомий фосфор Обмінний калій Вміст па за Мачигіним за Чиріковим за Мачигіним за Чиріковим 1 Дуже низький <10 <50 <100 0-30 2 Низький 10-15 50-100 100-200 31-60 3 Середній 15-30 100-150 200-300 61-90 4 Підвищений 30-45 150-200 300-400 91-120 5 Високий 45-60 200-300 400-600 121-180 6 Дуже високий >60 >300 >600 >180

Рухомі форми мікроелементів визначають у різних витяжках і результати також наносять на картограми.

Визначення норм мінеральних добрив є одним із найважливіших і найскладніших завдань при їх використанні.

Численними дослідами встановлено, що найбільша прибавка на одиницю витраченого добрива виходить при внесенні невисоких норм. Однак при цьому прибавка врожаю з одиниці площі виходить меншою. При збільшенні норм добрив прибавка з одиниці площі зростає до певної межі, але знижується приріст продукції на одиницю витраченого добрива. При дуже високих нормах добрив прибавки врожайності не окупають витрати на їх застосування.

Економічно вигідніше застосовувати менші норми добрив на більшій площі й отримувати більший валовий урожай, ніж використовувати високі норми добрив на меншій площі.

Для розрахунку норм добрив використовуються різні методи.

використання результатів польових дослідів та агрохімічних картограм

Метод польового досліду. Величина врожаю є інтегральним показником, зумовленим впливом складної сукупності факторів. Тому результати польових дослідів із добривами є найбільш надійним способом встановлення їх норм. Норми добрив установлюються за результатами багаторічних польових дослідів, які проводяться з різними культурами на певних типах і підтипах ґрунтів у порівнюваних умовах (агротехніка, погодні умови). Такі експерименти проводяться в основному науковими установами та уточнюються у виробничих умовах. Метод досить точний, але не дає можливості враховувати родючість ґрунтів окремих полів.

Метод польового досліду та агрохімічних картограм. Поряд із даними польових дослідів, використовуються агрохімічні аналізи ґрунтів. Цей метод є основним. У господарствах періодично проводиться агрохімічне обстеження ґрунтів, за результатами якого складаються агрохімічні картограми вмісту рухомого фосфору, обмінного калію, кислотності тощо. Залежно від забезпеченості ґрунтів окремих полів, до середніх норм, рекомендованих науково-дослідними установами (приймаються за одиницю), вносяться поправки. При низькій забезпеченості ґрунту норми добрив збільшують, при високій – зменшують (табл. 176; Ачканов А.Я., Хомутов Ю.В., Ейсерт Е.К., 1987).

Якщо потреба в добривах виражається невеликими нормами, то азотні добрива вносять у підживлення, фосфорні – у рядки при сівбі, калійні не застосовують.