Вплив виносу елементів живлення рослинами на формування системи удобрення

Однак у зв’язку з подорожчанням агровиробництва, у тому числі з підвищенням цін на мінеральні добрива, виникає потреба в тому, щоб раціоналізувати їх витрату. Тобто, щоб дати саме стільки, скільки потребують рослина і ґрунт. Не менше, але й не більше. Визначити це можна лише шляхом отримання інформації про:

• вміст елементів живлення в ґрунті;
• кількість елементів, спожитих рослинами.

Дослідити питання важливості проведення аналізу ґрунту перед внесенням мінеральних добрив та вапнуванням вирішили, зокрема, науковці Університету штату Айова, що в США. У результатах своїх досліджень вони обґрунтовують вплив: виносу калію і фосфору з ґрунту на коригування їх норм внесення, pH ґрунту на потребу у вапнуванні та вплив посухи на рециркуляцію поживних речовин в ґрунті. SuperAgronom.com відзначив ці дослідження цікавими та вирішив перекласти текст, щоб поділитися інформацією з вами.

У сезоні 2021 р. опади у штаті Айова були нерівномірними: від посухи до навпаки, — надмірного зволоження, що безперечно впливало на формування врожайності. На різні показники врожайності в межах одного поля також мала вплив неоднорідність ландшафту і, відповідно, різна здатність до утримання вологи в ґрунті. 

Зменшення потенційного прибутку через низьку врожайність у деяких районах у поєднанні з високими цінами на добрива створюють серйозну невизначеність серед сільгоспвиробників щодо внесення фосфорних і калійних добрив та вапнування у сезоні 2022. 

Критерії визначення норми внесення Р і К

Аналіз ґрунту для визначення вмісту фосфору і калію на час збирання врожаю застосовувався для розрахунку норм їх внесення. Для розробки тлумачень аналізу ґрунту та запропонованих норм удобрення були використані результати сотень польових випробувань.

На сьогодні в Айові керуються посібником загальних рекомендацій щодо внесення поживних речовин і вапнування під сільськогосподарські культури, який востаннє оновлювався восени 2013 р. Але результати численних випробувань з тих пір показали, що питання тлумачення аналізу ґрунту та рекомендації щодо застосування добрив все ще актуальні. 

При тому, що аналіз ґрунту не є ідеальним діагностичним інструментом, збільшення врожайності від внесення фосфорних і калійних добрив значне. 

У ході аналізу було визначено 5 категорій за вмістом фосфору і калію в ґрунті:

• дуже низький — вміст речовини до 8 мг/кг (P) та до 50 (K);
• низький — близько 9-16 мг/кг (P) та до 51-80 (K);
• оптимальний — близько 17-21 мг/кг (P) та до 81-120 (K);
• високий — до 22-31 мг/кг (P) та до 121-160 (K);
• дуже високий — від 32 мг/кг (P) та від 161 (K).

Значення аналізу ґрунту для категорій базуються на результатах збирання врожаю з використанням рекомендованих у посібнику методів аналізів та відбору проб. На їх основі якраз-таки були запропоновані норми внесення елементів живлення для більшості культур. 

Рекомендовані норми фосфору і калію для категорій «дуже низький» і «низький» засновані на даних врожайності та гарантують отримання максимального економічного прибутку / максимальної врожайності за більшості умов. Внесення цих норм також призведе до підвищення показників вмісту цих елементів в ґрунті у післязбиральному аналізі, попри те, що розмах значень буде варіювати залежно від багатьох факторів, включаючи фактичне винесення поживних речовин з ґрунту.  

Норми внесення добрив для категорії «оптимальний» базуються на кількості винесеного фосфору і калію рослинами (вміст обстежується у скошених частинах рослин), які були відібрані за переважаючими показниками врожайності. Ці норми гарантують підвищення урожайності і водночас будуть підтримувати значення аналізів ґрунту. 

Для розрахунку виносу фосфору і калію використовувалися дещо вищі за середні показники концентрації поживних речовин у зібраних рослинах, що підтверджує доцільність використання превалюючого показника врожайності.

Показники категорії аналізу ґрунту «оптимальний» базуються на показниках врожайності за замовчуванням, оскільки лабораторії / консультанти з вирощування культур часто не мають інформацію про урожайність. Зауважте, що за дуже високих рівнів виносу показник може бути подібним або вищим за ті, що запропоновані для категорії «низький». Це пояснюється відмінністю концепцій, які використовуються для рекомендації норм внесення для категорій «низький» та «оптимальний».

Для категорій «високий» і «дуже високий» не рекомендується вносити добрива, окрім стартових і то за умов аномально холодної та вологої весни та густого покриву рослинними рештками.

Нижче поданий графік ілюструє чистий прибуток від внесення добрив, отриманий в результаті численних польових випробувань на кукурудзі та сої за: 

• різних норм фосфору чи калію у ґрунті; 
• трьох сценаріїв цін на зерно;
• однієї ціни на добриво P або K.

З рисунку видно, що застосування добрив для категорії ґрунту з вмістом елементів на рівні «дуже низький» доводить високу економічну вигоду від їх внесення за всіх цінових сценаріїв. У випробуваннях ґрунту категорії «низький» вигода нижча, але вона є і перевищує межу беззбитковості. В такому випадку на ґрунтах категорії «низький» виробникам не рекомендується знижувати рекомендовані норми внесення фосфору чи калію, оскільки вигода від внесення добрив велика. За несприятливих цін на врожай або добрива виробники можуть скоротити кількість внесень до одного разу.

У випробуваннях ґрунту «оптимальної» категорії переваг від застосування норми елементів живлення, відповідної до кількості їх виносу з ґрунту, набагато менше, ніж у випадку застосування для ґрунтів категорії «низький», але в більшості випадків витрати все ще знаходяться вище рівня беззбитковості для сценаріїв з найвищою ціною врожаю. У разі наявності додаткових економічних факторів у виробництві як оренда землі або несприятливі ціни на врожай / добрива, виробники, які звикли вносити добрива щороку, матимуть змогу збільшити прибуток з невеликим ризиком недобору врожаю — вносячи нижчі дози фосфору і калію, ніж рекомендовані згідно норм їх виносу. Тобто, застосовуючи тільки стартові добрива або пропускаючи внесення один рік. Агровиробникам, які зазвичай вносять визначену норму протягом двох років, рекомендовано внести лише ту кількість, яка була винесена рослинами.

Під час оцінювання норм виносу поживних речовин виробники не повинні надмірно реагувати на зниження або підвищення річної врожайності через посуху або навпаки, — надлишок опадів. 

Пропозиція щодо використання «переважаючого рівня врожайності на полі або частинах полів» під час аналізу — врахування показників урожайності, отриманих протягом останніх 2-4 років, а не майбутнього чи цього року. Це пояснюється сильним взаємозв’язком між кількістю винесених елементів живлення з ґрунту та рівнями фосфору чи калію у ґрунті лише протягом кількох років, що проілюстровано на схемі. 

Дані, які вказують на взаємозв’язки між виносом фосфору і калію з показниками врожайності та результатами, отриманими в ході аналізу ґрунту, були опубліковані у статті «Урожай зерна кукурудзи та сої, винос фосфору і калію та аналіз реакції ґрунту на довгострокові стратегії удобрення». У ній зазначається, що значення кількості винесеного фосфору і калію тісно пов’язане з результатами, отриманими під час аналізу ґрунту, але в довгостроковій перспективі (прим. редактора — результати, отримані протягом багаторічного аналізу ґрунту), і що показник винесення може використовуватися як критерій для прийняття рішення про підживлення у разі, якщо рівень вмісту речовини при аналізі ґрунту є оптимальними. Так, наприклад, у середньому по ділянках, фактичне винесення рослинами 16,8 кг P2O5 з акру на рік відобразилося на зниженні вмісту речовини у післязбиральному аналізі ґрунту на 0,78 мг/кг/рік.

В той же час відмічено, що кукурудза виносить з ґрунту менше фосфору, ніж соя за виключенням окремих років. Щодо калію, то навпаки, соя споживала його набагато більше, ніж кукурудза, що вказує на слабкий зв’язок між винесенням P / K та результатами, отриманими у ході післязбирального аналізу ґрунту у короткостроковому періоді (прим. редактора — проведення аналізу з року в рік або не більше, ніж протягом 2-3 років). Ділянки, на яких під час аналізізу був відмічений «високий» або «дуже високий» рівень вмісту калію і фосфору, показали дуже низькі реакції урожайності.

Критерії прийняття рішення про вапнування та норму внесення вапна

Показник рН ґрунту слід використовувати, щоб вирішити, наскільки кислим є ґрунт та чи потрібне вапнування. У той час, як pH буферного розчину показує кількість ефективного еквіваленту карбонату кальцію для внесення з сільськогосподарським вапном або іншими матеріалами для підвищення pH на визначеній глибині до бажаного рівня. Оптимальні показники рН для штату Айова становлять 6,9 для люцерни або сумішей люцерни і трав та 6,0 для інших кормів. Однак для кукурудзи і сої нещодавні дослідження підтвердили оптимальний pH на рівні 6,5 (для ґрунтів із низьким pH підґрунтя (переважно у східній та південній Айові), та pH 6,0 для ґрунтів із високим (вапняним) pH підґрунтя. Результати представлені у статті «Оновлення досліджень вапнування та стратегії застосування з низькими цінами на культуру», у якій йдеться, що порівняно до початкового рН ґрунту, ефект від вапнування був найвищим на другий рік після застосування, а потім спостерігалося його зменшення на більшості обстежених полів. Лише в кількох областях підвищення pH спостерігалося через один-три роки після внесення. Загалом же, pН вапнованого ґрунту знижувався на третій-четвертий роки.

Результати на кукурудзі показали тенденцію до зниження урожайності у діапазоні від найнижчого до найвищого рівня pH. Несуттєве збільшення врожайності спостерігалося при значеннях рН 6,5-6,9, значне зниження — при рН ≥7,0. Суттєве збільшення врожайності сої було відмічено при рН <5,0, тоді як за підвищення рН вище 5,0 до 6,4 показник зменшувався. 

У середньому для обох культур найвища врожайність була при pH <5,0, нижча та статистично несуттєва — за діапазонів pH 5,0-5,4; 5,5-5,9 та 6,0-6,4, нижча нуля або не надто відрізнялась від нуля — з рН 6,5-6,9. Зниження врожайності відбувалося за рН ≥7,0.

Тлумачення аналізу ґрунту на вміст P, K та pH після відбору проб під час посухи

Попри все викладене вище, результати щодо вмісту фосфору і калію, а також pH ґрунту, можуть вводити в оману у разі відбору проб під час посухи. 

Більшість районів штату Айова, навіть попри посушливі періоди, мали достатню кількість опадів, однак подекуди в полі можуть зустрічатися невеликі сухі осередки. А тому потрібно бути уважними під час тлумачення осінніх результатів аналізу ґрунту. Адже посушливі умови найбільше впливають на аналіз вмісту калію, демонструючи нижчі за очікувані значення при використанні методів відбору сухих чи вологих проб. Значення показника вмісту фосфору у ґрунтовому аналізі також можуть бути нижчими, але вплив посухи на них менший порівняно до калію. 

Причини отримання нижчих за норму показників вмісту фосфору і калію полягають у тому, що рослини поглинають доступні елементи з ґрунту до фази їх фізіологічної стиглості. А посуха різко уповільнює нормальні реакції ґрунту, які поповнюють баланс елементів, у той час, як незначна кількість опадів або їх відсутність затримує нормальну рециркуляцію поживних речовин у ґрунті (вилуговування) зі стиглих рослин та післязбиральних решток. Ці процеси впливають на калій набагато більше, ніж на фосфор.

 Наслідки посухи відрізняються для рН ґрунту та рН буферного розчину. Під час тривалої посухи ґрунт має тенденцію бути більш кислим, ніж зазвичай (нижчі значення pH), що вказує на необхідність вапнування, коли насправді воно може ще не знадобитися. РН може бути на 0,2-0,5 одиниць нижчим, але це важко передбачити. Основною причиною зниження рН під час посухи є підвищена кількість розчинних солей у ґрунтовому розчині, які зазвичай поглинаються рослинами або вимиваються з профілю ґрунту під час опадів. Дуже важливо зазначити, що на вимірювання pH буферного розчину посуха не впливає, оскільки значення вимірюється за допомогою сильно сольового буферного розчину. Головне — не приймати поспішного рішення щодо внесення вапна на основі рН ґрунту із проб, взятих під час посухи.

Тому, щоб отримати точніші результати з осіннього аналізу ґрунту в сухих умовах, рекомендовано відкласти відбір проб на приблизний термін тиждень-десять діб після того, як випаде принаймні 5-8 см опадів, або почекати до початку наступної весни. Однак майте на увазі, неможливо точно передбачити, ка кількість дощу усуне наслідки, про які йшлося вище.

Автор: Антоніо Малларіно, професор агрономії і досліджень управління поживними речовинами Університету штату Айова (США)

Джерело: crops.extension.iastate.edu

Переклад: Меланія Несмачна, SuperAgronom.com