Як гній може підвищити врожайність: 10 років досліджень в Австралії

Особливо виділяється система «вищої родючості». В її основі консервативний підхід no-till, який орієнтований на одну культуру щороку: пшеницю, ячмінь, нут або сорго.Норми внесення азоту та фосфору відповідають 90-му процентилю потенціалу врожайності, що базується на вологості ґрунту в умовах змінного середовища. Для підвищення початкового рівня родючості ґрунту було внесено додатково гній 60 т/га (сира речовина). Одне внесення (20 т/га) було зроблено на початку 2015 року, а друге (40 т/га) — наприкінці 2016 року.

Даррен Ейсторп, керівник дослідів каже, що система ніколи не була розроблена як  «гнойова» система. 

«Ми мали намір підвищити родючість ґрунту до того рівня, який міг би бути на початку вирощування. Таким чином, ми могли б побачити, чи можна підтримувати вищу початкову родючість ґрунту за допомогою більшого внесення поживних речовин на основі 90-го процентиля», — каже він. 

Очікувалося, що використання гною для підняття органічної речовини ґрунту повільно вивільнить більше азоту з мінералізації і забезпечить більш рівномірний розподіл азоту по профілю для кращого росту культур.

«Ми знаємо, що азот, який знаходиться нижче по профілю, може бути набагато ефективніше засвоєний культурою. Крім того, азотні добрива, внесені при сівбі, часто погано використовуються культурою, і, можливо, лише на 20%».

Відмінності на вищому рівні

Система підвищеної родючості або внесення гною була не єдиною випробуваною системою, яка мала на меті отримати врожайність на рівні 90-го процентиля. Система підвищеного забезпечення поживними речовинами також мала таку мету. Різниця, однак, полягала у додатковому внесенні гною.

«Наша мета полягала в тому, що якщо протягом сезону з'явиться додаткова волога, ці системи не відчуватимуть нестачі доступного азоту чи фосфору, виходячи з змодельованої врожайності 90-го процентиля в APSIM (симулятор сільськогосподарських виробничих систем)», — каже Дарен Ейсторп.

Протягом більшої частини випробування було потрібно мінімальне додаткове внесення азоту, частково через високу родючість ґрунту на ділянці. Це призвело до незначної різниці між базовою системою та системою з підвищеним рівнем забезпечення поживними речовинами.

Для порівняння, система підвищеної родючості або гною була чудовим прикладом того, що може статися, коли система вичерпується. Після 2016 року в цю систему не вносили азот, і її продуктивність була (і залишається) чудовою.

З серпня 2021 року по вересень 2023 року вирощували одну покривну культуру (просо), а потім три зернові культури (зернове сорго, нут і пшеницю). Це створило 34,8 т/га біомаси або 13,2 т/га зерна. За цей час вміст доступного азоту в профілі знизився з більш ніж 500 кг/га до 114 кг/га у верхніх 90 см, причому понад 90 кг/га з цієї кількості знаходилося нижче 60 см. Однак не все було втрачено для системи.

 «Достатньо лише поглянути на те, як мало чистого азоту було винесено після врожаю сорго 2022 року в різних системах, порівняно з урожайністю та виробленою біомасою, щоб зрозуміти, що азот, зв'язаний у рештках проса, вже почав повертатися в систему»,  — каже пан Ейсторп.

Ці рештки швидко розклалися після висихання на початку листопада 2021 року, і до сівби нуту в 2022 р. ґрунтовий покрив був обмежений.

Буде цікаво простерігати, як ця система розвиватиметься далі. Навіть якщо органічний вуглець з гною був використаний, додаткові переваги від значної кількості фосфору, калію та інших поживних речовин у гною все одно будуть присутні і можуть продовжувати надавати перевагу ще деякий час.

Чарівний гній

Тож, чи варто фермерам вносити гній? Пан Ейсторп каже, що немає жодних сумнівів, що система з вищою родючістю є найкращою з точки зору валового прибутку, виходячи із змодельованого сценарію з використанням дев'ятирічних даних для сільськогосподарського підприємства площею 2000 га з річною кількістю опадів 560 мм на рік.

«Однак наша економіка не включає витрати на внесення гною. Ціна внесення гною за нашими розцінками може становити $2200/га для відтворення, якщо відстань від кормоцеху до ферми становить 100 км».

Таблиця 1: Тематичне дослідження, яке показує, яку вартість за мм кожна система могла б забезпечити щорічно для підприємства площею 2000 га з річною кількістю опадів 560 мм. Вартість підприємства $/мм опадів показує вартість системи на мм для всього підприємства. Річний валовий прибуток підприємства в $GM екстраполює валовий прибуток на гектар для комерційного підприємства площею 2000 га.

Таблиця 1 демонструє конкретний приклад, який показує, яку вартість (валовий прибуток) на міліметр опадів кожна система могла б забезпечити щорічно (в середньому за дев'ять років) для підприємства площею 2000 га, де річна кількість опадів становить 560 мм.

Вартість $/мм опадів для підприємства показує вартість системи на міліметр опадів для всього підприємства. Річний валовий прибуток підприємства $GM екстраполює валовий прибуток на гектар.

Річна різниця у валовому прибутку між найкращою системою з вищою родючістю (гній) та найгіршою (вищою інтенсивністю вирощування) склала $948 000 на рік.Навіть розрив між системою з вищою родючістю (гній) і базовою системою становив $330 000 на рік.

Однак пан Ейсторп каже, що ці цифри не обов'язково розповідають всю історію.

«Якби ви могли отримувати достатню кількість гною, то за дев'ять років витрати знизилися б до рівня, нижчого за систему вищих бобових, приблизно до $1,29/га. Інтегрована система боротьби з бур'янами (ІБВ) і системи бобових до недавнього часу постійно перевершували базовий варіант, але якою ціною для родючості ґрунту? Навіть системи з вищим рівнем забезпечення поживними речовинами та вищою родючістю могли б виглядати зовсім по-іншому, якби розрахунки вищого рівня поживних речовин були фіксованою величиною, а не політикою забезпечення поживними речовинами на рівні тригера».

Початкові шість встановлених систем є наступними:

Базова — ця консервативна система no-till орієнтована на одну культуру щороку. Культури обмежуються пшеницею, ячменем, нутом і сорго, а норми внесення поживних речовин для зернових відповідають середньому (або 50-му процентилю) потенціалу сезонної врожайності. Вона узгоджена з базовою системою на базовій ділянці в Пампасах.

Вища інтенсивність вирощування сільськогосподарських культур — зосереджується на підвищенні інтенсивності вирощування до 1,5 врожаїв на рік, якщо дозволяє волога. До таких культур належать пшениця, нут, сорго, маш та кормові або бобові культури. Норми азоту на зернових культурах орієнтовані на медіанний (50-й процентиль) потенціал сезонної врожайності. Вони узгоджуються з системою «+інтенсивність» на базовому майданчику в Пампасах.

Вищі бобові — частота посівів бобових у базовій системі збільшується (одна бобова культура кожні два роки), щоб оцінити вплив більшої кількості бобових на прибутковість, родючість ґрунту, хвороби та бур'яни. Норми азоту для зернових орієнтовані на медіанний (50-й процентиль) потенціал сезонної врожайності. Це узгоджується з «+системою бобових» на центральній ділянці пампасів.

Більша забезпеченість поживними речовинами — норми азоту та фосфору в «базовій системі» збільшено, орієнтуючись на 90-й процентиль потенціалу врожайності, на основі вологості ґрунту в умовах змінного клімату. Культури та інші методи є такими ж, як і в «базовій системі». Це узгоджується з системою «+поживних речовин» на центральній ділянці Пампаси.

Вища родючість ґрунту — це засновано на системі «вищого запасу поживних речовин» з додатковими 60 тоннами гною на гектар (в сирій вазі), що вносяться для зміни початкового рівня родючості ґрунту. Ця система розроблена для визначення того, чи можна підтримувати вищу початкову родючість ґрунту з більшим надходженням поживних речовин (90-й процентиль). Він узгоджений із системою «+fertilitysystem» на центральній ділянці пампасів.

Інтегрована боротьба з бур’янами (IWM) (X01) — Ця система мінімального обробітку ґрунту зосереджена на одній культурі на рік, але використовує методи, щоб зменшити залежність від традиційних нокдаунних гербіцидів. Сільськогосподарські культури включають пшеницю, нут, сорго та машу з нормами азоту на зернових, орієнтованими на середній (50-й процентиль) сезонний потенціал врожайності.

Пан Ейсторп каже, що ці шість систем обслуговувалися до завершення збирання озимих 2020 року. Потім проект було розширено та додано чотири додаткові системи.

До них належать:

Базова лінія + більша різноманітність — Як система помірної інтенсивності («базова лінія»), що використовує різноманітний вибір культур, порівнюється з іншими системами.

Вища кількість бобових + поживність — система вищих бобових + розрахунок живлення до посіву тепер виконується для цільового 90-го процентиля врожайності замість 50-го процентиля. Оскільки азотна стратифікація під час посіву є важливою проблемою для Центрального Квінсленда, очікується, що добриво може бути призначене для наступної культури, а не для поточної культури.

Нижча інтенсивність + живлення — як система низької інтенсивності з високим рівнем живлення, що використовує різноманітний вибір культур, відрізняється від інших систем?

IWM + nutrition — Стандартна система IWM плюс розрахунки живлення до посіву тепер виконуються для досягнення 90-го процентиля. Стандартна система IWM продемонструвала постійне зниження базової родючості, що стосується інших систем. Підвищивши рівень поживності, можна покращити виробництво.

Переклад SuperAgronom.com