Внесення азотних добрив дронами на озиму пшеницю — переваги

Принципи азотного живлення озимої пшениці

Головна роль у системі живлення озимої пшениці відводиться азотним добривам. Нітрати в ґрунті дуже мобільні, слабко в ньому фіксуються і на легких ґрунтах можуть бути легко вимиті з кореневого горизонту. Нітратний азот здатний губитися в газоподібному вигляді після проходження процесу денітрифікації. Амоній, на відміну від нітрату, здатний обмінно поглинатися та утримуватися ґрунтом. За сприятливих умов нітрифікація амонійного азоту починається через 2-3 дні після внесення добрива й у середньому займає 5-6 тижнів.

Втрати азоту ґрунту та добрив відбуваються внаслідок денітрифікації — процесу відновлення нітратного азоту до вільного молекулярного азоту (N2) або до газоподібного окису та закису азоту (NО та N2О) або його вимивання у нижні шари.

Втрати азоту при денітрифікації нітратів із ґрунту та добрив дуже істотні. Втрати азоту амонійних добрив становлять 20%, а нітратних — до 30%, у ґрунту, що парує, вони можуть досягати 40-50%. У польових умовах рослини засвоюють із добрив лише 30-50% азоту. Важливим завданням є зменшення втрат нітратного азоту внаслідок денітрифікації та його промивання в нижні шари ґрунту. У ЄС на законодавчому рівні з 2019 р. дозволено застосування лише обробленого інгібітором карбаміду, що значно збільшує його ефективність та зменшує екологічне навантаження.

У системі удобрення озимої пшениці важливо забезпечити оптимальне азотне живлення. Восени необхідно спочатку уникнути його надлишку, а навесні забезпечити інтенсивне азотне живлення рослин шляхом дробного його внесення в кілька прийомів. Це дозволяє знизити втрати азоту від вимивання і денітрифікації нітратів, підвищити коефіцієнт використання рослинами азоту із добрив та дає 30-50% економії при застосуванні азотних добрив.

Сергій Хаблак, доктор біологічних наук

Період максимального споживання азоту рослинами настає на початку фази інтенсивного росту та триває досить довго. Тому для забезпечення рослин азотом протягом тривалого періоду та зменшення його втрат від денітрифікації та вимивання в нижні шари ґрунту часто використовують дробне внесення азотних добрив. Озима пшениця інтенсивно споживає азот та фосфор від фази весняного кущіння до початку колосіння, тобто в період інтенсивного росту вегетативних органів. До настання фази колосіння пшениця може поглинати до 78% азоту, 76% фосфору та 95% калію.

Одним зі способів розумного застосування добрив є поділ загальної кількості азоту, яку потрібно внести, на дві або більше обробок добривами. Цю практику іноді називають «годуванням з ложечки». «Ложкове» підживлення добривами кукурудзи, озимої пшениці в різні моменти вегетаційного періоду істотно підвищує урожайність. Це також краще для довкілля, бо якщо внести весь азот одразу, то більша його частина буде втрачена.

У зв’язку з подорожчанням засобів захисту рослин, добрив, палива, запчастин для техніки, сушіння зерна, логістики, зі зниженням рентабельності виробництва сільськогосподарської продукції і виникненням тренду на економію ресурсів, важливо впроваджувати принципи управління поживними речовинами «4 R» для поліпшення якості води та підвищення прибутковості фермерських господарств. Концепція «4 R» полягає в застосуванні правильного джерела поживних речовин у відповідній кількості у необхідний час у правильному місці.

Кожен з макро- і мікроелементів має свої характерні симптоми дефіциту, які можуть бути пов’язані з певними фізіологічними функціями. Симптоми нестачі елементів, що розвиваються на рослинах, є залишковим проявом неоптимального постачання поживних речовин. У класичному підживленні рослин ці візуальні симптоми широко використовуються як інструмент для характеристики стану підживлення рослин і оптимізації удобрення, що не є досконалим через обмеження і помилки візуального визначення нестачі елементів живлення.

Дефіцити елементів живлення на озимій пшениці

Сучасними приладами для автоматичної експрес-діагностики є, наприклад, сканер AgroCares Handheld Scanner, експрес лабораторія Soil Scan, лабораторія листової функціональної діагностики «Агровектор ПФ-014» тощо. Також молоде листя рослин для визначення в них вмісту елементів живлення можна відправляти в стаціонарні агрохімічні лабораторії. Вартість листкової діагностики для визначення нестачі хімічних елементів у рослин коштує значно дешевше, ніж вартість азотного добрива або мікродобрива з внесенням.

Ручний сканер AgroCares для експрес-діагностики рівня родючості ґрунтів

Посіви можна удобрювати відповідно до їх фізіологічних потреб, а не на основі класичної практики, коли масове внесення добрив часто призводить до внесення або занадто малої, або занадто великої їх кількості, з негативним впливом на навколишнє середовище, клімат та економіку фермера. Працювати макро— і мікродобривами «в сліпу» по листу чи вносити їх у ґрунт без аналізу забезпеченості теж не можна. При цьому відбувається марна витрата коштів. Через це спостерігається не ефективне використання ресурсів. Внесення добрив профілактично, не розуміючи їх вмісту у рослині, не дає можливості отримати прибавку по урожайності, при тому тільки збільшує необґрунтовані витрати на вирощування культур. Постійно виникають ситуації, коли рослини потребують зовсім інших елементів, ніж вносяться «наосліп» без експрес діагностики.

Найбідніші на мікроелементи зональні ґрунти Полісся, а максимальний уміст валових і рухомих форм характерний для ґрунтів Степової зони. Вміст заліза, цинку, міді й кобальту знижується від ґрунтів легкого гранулометричного складу з підвищеним рівнем кислотності до ґрунтів важкосуглинкових і глинистих із нейтральною реакцією ґрунтового розчину, тоді як вміст мангану, бору і молібдену навпаки збільшується від ґрунтів малобуферних до ґрунтів високобуферних — від Полісся до Лісостепу і Степу. Зменшення вмісту заліза, цинку, міді й кобальту на карбонатних ґрунтах Степу і Лісостепу пов'язано з фіксацією їх кальцієм. Дефіцит міді спостерігається на торф'яниках, молібдену — на кислих дерново-підзолистих і сірих лісових ґрунтах, бору і молібдену — на червоноземах, мангану, заліза і цинку — на карбонатних ґрунтах. Знаючи тип ґрунту, можна розуміти вміст мікроелементів і потребу в підживленні мікроелементами по листку.

Економія ресурсів із застосуванням дронів у сільському господарстві

Дрони-обприскувачі оптимально підходять для тренду на економію ресурсів та концепції «годування рослин з ложечки» за результатами експрес-діагностики за нестачею мікроелементів живлення і частого внесення добрив з повітря під дощ, по вологому ґрунту або зранку по росі. Оскільки вони можуть швидко та ефективно вносити їх на посіви незалежно від польових умов, забезпечуючи рослини потрібною кількістю макро— і мікроелементів саме тоді, коли їм це потрібно, не викликаючи ущільнення ґрунту та не пошкоджуючи витоптуванням колесами 5-10% посівів.

Найбільший ефект від застосування добрив отримується на рослинах, коли вони вносяться під дощ, відразу після опадів по вологому ґрунту або зранку по росі. Ефект від внесення добрив тим вищий, чим вологіший ґрунт. Самохідним обприскувачем та розкидачем добрив технологічно не можна вносити добрива по перезволоженому ґрунту, відразу після опадів по вологому ґрунту або зранку по росі, що знижує їх поглинання ґрунтом, рослиною, листям.

Кращий ефект від внесення гранульованих добрив дроном спостерігається перед опадами, після дощу і при росі з 4 до 8 годин ранку. Для розчинення, поглинання добрив ґрунтом і рослиною потрібна волога у ґрунті. Самохідним обприскувачем та розкидачем добрив технологічно не можна вносити добрива по сирому перезволоженому ґрунту, відразу після опадів по вологому ґрунту або зранку по росі

Безпілотники і розроблені під їх використання дроноагротехнології вирощування культур з урахуванням їх сильних сторін і особливостей культур змінюють обличчя глобального сільського господарства, надаючи величезні можливості для точного управління сільськогосподарськими ресурсами (добрива, засоби захисту) та природними ресурсами (ґрунт, вода). У 2015 році почалася четверта сільськогосподарська революція, пов’язана з використанням точного землеробства, велику роль у якій займають безпілотні літальні апарати (БПЛА).

На ринку України є різні моделі дронів-обприскувачів XAG, DJI AGRAS тощо. Цікавим конструкторським підходом володіють дрони-обприскувачі XAG, що підходить під інноваційну концепцію «техніка-трансформер» або «агродрон-трансформер». Універсальність та багатоцільовість цієї концепції при застосуванні полягає в можливості здійснювати різні операції: зйомку та картографування, обприскування засобами захисту та розкидання добрив і сівбу насіння. Це дозволяє відмовитися від зайвих агрегатів, все уніфікувати та робити одним агрегатом декілька технологічних операцій в полі. Такий підхід дає можливість знизити амортизацію і витрати на ремонт в перерахунку на витрати на 1 га та обслуговування непотрібної техніки.

Велику вантажопідйомність має дрон XAG P100. У цій моделі реалізована можливість розділяти літальну платформу та платформу для виконання різних завдань, таких як точне обприскування та розкидання. Особливістю дрона XAG P100 є 40-літровий бак для обприскування полів засобами захисту, а для внесення сипучих добрив і насіння встановлюється бак місткістю 60 кг. За 2-разовий проліт по полю можна внести 120 кг/га гранульованих добрив, а 3-разовий — 180 кг/га добрив у фізичній вазі.

Переваги застосування агродронів порівняно з наземною технікою

За наявності свого дрона економічно вигідно вносити гранульовані добрива або добрива по листку декілька разів за одну агрооперацію, збільшуючи сумарну дозу внесення елементів живлення на 1 га порівняно з внесенням самохідним обприскувачем чи розкидачем добрив. Дрони-обприскувачі поступово витісняють самохідні обприскувачі в обробці полів через збільшення вантажопідйомності і цілу низьку важливих переваг.

Застосування дронів-обприскувачів у технологіях вирощування має певні переваги перед наземними самохідними обприскувачами:

1. висока продуктивність (один дрон-обприскувач практично здатен замінити один наземний обприскувач; денне 8-годинне напрацювання дроном становить 100-200 га, а за 1 годину 12,5-25 га посіву),
2. дрібнокрапельне внесення препарату і ультрамалооб’ємне обприскування дозволяє знизити дозу витрати води при приготуванні робочого розчину і його виливу на 1 га у 40 раз з 200 до 5 л/га, 3) можливість за висоти польоту 1,5-5 м проводити агротехнологічні заходи у біологічно сприятливі терміни та дотримуватися оптимальних строків підживлення в складних метеорологічних умовах, 4) виключення ущільнення ґрунту, яке знижує урожайність культур мінімум на 20%,
3. відсутність пошкодження 5-10% посівів колесами наземних обприскувачів,
4. один дрон може закрити усі проблеми з обробки полів розміром господарства 2-4 тис. га,
5. за вартістю дрон-обприскувач (наприклад XAG Р100) без додаткового обладнання коштує в 22 рази дешевше, ніж самохідний обприскувач, який має ціну на рівні $230-250 тис.,
6. на дрон у 8 разів витрачається менше палива на 1 га порівняно з самохідним обприскувачем. Витрата пального у самохідного обприскувача дорівнюється 1 л/га, а при зарядці акумуляторів дрона-обприскувача витрачається 3 л пального на 25 га посіву. Зменшення витрат на пальне актуально через його здорожчання й повернення оподаткування (літр бензину буде коштувати 60 грн, дизелю — 55 грн).

Використання самохідних обприскувачів для внесення засобів захисту на озимій пшениці, інсектицидів на кукурудзі від стеблового метелика, фунгіцидів, інсектицидів і десикантів на соняшнику, ріпаку та інших високорослих культурах є наразі малоефективним через витоптування колесами значної кількості рослин (5-10 % або наприклад 0,5 т/га зерна кукурудзи), що дорівнює або перевищує рівень шкоди, якої може завдати сам шкідник.

Витоптування колесами на озимій пшениці значної кількості рослин 5-10%

Пораховано, що приблизно на 5 тис. га посівів пшениці за інтенсивної технології вирощування і в тому числі використання обробок наземними обприскувачами зазвичай припадає 500 га технологічних колій, тобто культура на цій площі просто викотується. За урожайності 6 т/га зерна озимої пшениці і вартості 1 тони 3 класу 6880 грн, виходить недоотримання 3000 т зерна з 500 га вартістю 20 640 000, або 516 тис. $ (курс 40 грн/1$ ). На 1 га з урожайністю 6 т/га при витоптуванні 10% виходить втрата 0,6 т/га зерна вартістю 4128 грн/1 га (103,2$/1га). Тож придбання дрона-обприскувача (того ж XAG Р100) без додаткового обладнання і його використання можна окупити за 1 рік тільки за рахунок відсутності технологічних колій на площі озимої пшениці 110 га, не беручи до уваги інші моменти економії при його застосуванні.

АгроЕкспедиція Посівна 2023: Виклики та досягнення агрономів по всій Україні

Проте глибокий обробіток ґрунту (понад 45 см) не завжди здатний руйнувати так звану «плужну підошву», якщо ущільнення розташовується на великій глибині (так зване підґрунтове ущільнення). Найкращим способом управління ущільненням ґрунту є запобігання його утворенню. Використання дронів-обприскувачів виключає утворення ущільнення ґрунту, витрат на покупку та застосування дорогих спеціальних ґрунтообробних знарядь, які знижують щільність ґрунту і так звану «плужну підошву».

Схеми азотного підживлення озимої пшениці з використанням дронів

Підживлення озимої пшениці дроном-обприскувачем передбачає внесення азоту в 3-5 строків в зимово-весняний період:

• 1-ше весняне азотне підживлення по мерзлоталому ґрунту або у фазу початку весняного кущення ВВСН 20-25 (регенеративне);
• 2-ге весняне азотне підживлення, що проводиться в фазу «кінець весняного кущення — початок виходу в трубку» ВВСН 27-32 (1 продуктивне);
• 3-тє азотне підживлення з появою верхівкового листка до початку колосіння ВВСН 37-49 (2 продуктивне);
• 4-те азотне підживлення у період колосіння ВВСН 51-59 — на початку молочної стиглості зерна ВВСН71-75 (якісне);
• 5-те азотне підживлення у фазу тістоподібного стану зерна: середина-кінець молочної стиглості ВВСН 75-80, початок-середина воскової стиглості ВВСН 80-85 (сеникація).

Часто 2-ге весняне азотне підживлення (фаза «кінець весняного кущення — початок виходу в трубку» ВВСН 27-32) та 3-тє азотне підживлення (поява верхівкового листка до початку колосіння ВВСН 37-49) об'єднують в одне 2-ге весняне азотне підживлення, яке проводиться в фазу «кінець весняного кущення — початок виходу в трубку» ВВСН 27-32.

Ефективність позакореневого підживлення пшениці озимої азотом залежить від вмісту його в листках, впливу різних кліматичних чинників, запасів у ґрунті рухомих сполук елементів живлення під час формування зерна та неоднакового ступеню реутилізації азоту рослинами різних сортів. Під час встановлення норми внесення азоту навесні за даними ґрунтової діагностики розрахунок ведеться так, щоб на момент другого підживлення в ґрунті містився необхідний запас мінерального азоту на заплановану урожайність. Друге, третє і четверте підживлення коригується листковою діагностикою (пристроєм для експрес-діагностики) відповідно до результатів оцінки вмісту доступного азоту у ґрунті й листі (2 і 3 підживлення) та рівня азоту і фосфору в рослинах (4 підживлення).

Залежно від терміну внесення і агрегатного стану добрив (рідкі, гранульовані), як приклад, можливі такі протоколи підживлення азотом озимої пшениці за допомогою дрона-обприскувача з баком обприскування на 40 л/га і 60 кг/га для сипучих добрив.

Перша схема:

1-ше підживлення — аміачна селітра (по мерзлоталому ґрунту або ранньовесняне кущення ВВСН 20-25) 120 кг/га / 41 кг/га д.р. азоту (за один і другий проходи дроном вноситься по 60 кг/га селітри); сульфат амонію (по мерзлоталому ґрунту або ранньовесняне кущення ВВСН 20-25) 120 кг/га / 25 кг/га д.р. азоту (два проходи дроном);

2-ге (ВВСН 27-32) — аміачна селітра (кінець кущення / ВВСН 27-32) 120 кг/га / 41 кг/га д.р. азоту (за один і другий проходи дроном вноситься по 60 кг/га селітри);

3-тє (ВВСН 37-49) і 4-те підживлення (ВВСН 51-59 до ВВСН 71-75) — 5% розчином карбаміду (2 кг карбаміду на 38 л води, вилив робочого розчину 40 л/га).

Друга схема:

1-ше підживлення — карбамід (по мерзлоталому ґрунту або ранньовесняне кущення ВВСН 20-25) 60-120 кг/га (28-55 кг/га д.р. азоту) залежно від стану посівів 1-2 прольоти дроном (густоти, розкущення рослин, терміну поновлення весняної вегетації), сульфат амонію (по мерзлоталому ґрунту або ранньовесняне кущення) 120 кг/га / 25 кг/га д.р. азоту (два проходи дроном);

2-ге (ВВСН 27-32) — карбамід (кінець кущення / ВВСН 27-32) 120 кг/га / 55 кг/га д.р. азоту 2 прольотами дроном;

3-тє (ВВСН 37-49) і 4-те підживлення (ВВСН 51-59 до ВВСН 71-75) — 5% розчином карбаміду (2 кг карбаміду на 38 л води, вилив робочого розчину 40 л/га).

Третя схема:

1-ше підживлення — карбамід (по мерзлоталому ґрунту або ранньовесняне кущення ВВСН 20-25) 60-120 кг/га (28-55 кг/га д.р. азоту) залежно від стану посівів 1-2 прольоти дроном (густоти, розкущення рослин, терміну поновлення весняної вегетації), сульфат амонію (по мерзлоталому ґрунту або ранньовесняне кущення) 120 кг/га / 25 кг/га д.р. азоту (два проходи дроном);

2-ге (ВВСН 27-32) — аміачна селітра (кінець кущення / ВВСН 27-32) 120 кг/га / 41 кг/га д.р. азоту (за один і другий проходи дроном вноситься по 60 кг/га селітри);

3-тє (ВВСН 37-49) і 4-те підживлення (ВВСН 51-59 до ВВСН 71-75) — 5% розчином карбаміду (2 кг карбаміду на 38 л води, вилив робочого розчину 40 л/га).

Четверта схема:

1-ше підживлення — КАС-32 (мерзлоталий ґрунт або ранньовесняне кущення ВВСН 20-25) 120 кг/га / 38 кг/га д.р. азоту 3 прольотами дроном (за один, другий і третій прохід дроном вноситься по 40 кг/га КАС-32), сульфат амонію (мерзлоталий ґрунт або ранньовесняне кущення) 120 кг/га / 25 кг/га д.р. азоту;

2-ге підживлення — КАС-32 (кінець кущення / ВВСН 27-32) 120 кг/га / 38 кг/га д.р. азоту 3 прольотами дроном;

3-тє (ВВСН 37-49) і 4-те підживлення (ВВСН 51-59 до ВВСН 71-75) — 5% розчином карбаміду (2 кг карбаміду на 38 л води, вилив робочого розчину 40 л/га).

П’ята схема:

1-ше підживлення — аміачна селітра (по мерзлоталому ґрунту або ранньовесняне кущення ВВСН 20-25) 120 кг/га / 41 кг/га д.р. азоту (за один і другий проходи дроном вноситься по 60 кг/га селітри), сульфат амонію (по мерзлоталому ґрунту або ранньовесняне кущення ВВСН 20-25) 120 кг/га / 25 кг/га д.р. азоту (два проходи дроном);

2-ге підживлення — КАС-32 (кінець кущення / ВВСН 27-32) 120 кг/га / 38 кг/га д.р. азоту 3 прольотами дроном;

3-тє (ВВСН 37-49) і 4-те підживлення (ВВСН 51-59 до ВВСН 71-75) — 5% розчином карбаміду (2 кг карбаміду на 38 л води, вилив робочого розчину 40 л/га).

Шоста схема:

1-ше підживлення — аміачна селітра (по мерзлоталому ґрунту або ранньовесняне кущення ВВСН 20-25) 120 кг/га / 41 кг/га д.р. азоту (за один і другий проходи дроном вноситься по 60 кг/га селітри), сульфат амонію (по мерзлоталому ґрунту або ранньовесняне кущення ВВСН 20-25) 120 кг/га / 25 кг/га д.р. азоту (два проходи дроном);

2-ге підживлення — карбамід (кінець кущення / ВВСН 27-32) 120 кг/га / 55 кг/га д.р. азоту 2 прольотами дроном;

3-тє (ВВСН 37-49) і 4-те підживлення (ВВСН 51-59 до ВВСН 71-75) — 5% розчином карбаміду (2 кг карбаміду на 38 л води, вилив робочого розчину 40 л/га).

Таблиця 1. Азотне підживлення озимої пшениці дроном

Біурет — застереження щодо вмісту в карбаміді

Через листя озимій пшениці доступні 38% розчини сечовини з низьким вмістом біурету (15 кг карбаміду на 25 л води, вилив робочого розчину 40 л/га): за три підживлення можна дати рослинам 45 кг карбаміду (21 кг/га д.р. азоту), що аналогічно 60 кг карбаміду прикореневого внесення. За комплексного внесення макро- і мікроелементів коефіцієнт використання азоту підвищується на 25-30%.

Біурет — амід алофанової кислоти, який утворюється при грануляції карбаміду. Біурет є забруднюючою домішкою, яка має фітотоксичні властивості, і таким чином знижує якість карбаміду як добрива. Біурет нестійкий і швидко розпадається на органічні складові. Однак при закладенні насіння з карбамідом не виключено знищення врожаю. Для позакореневого використання вміст біурету не повинен перевищувати 1,5%. За іншими даними, вміст біурету в карбаміді не повинен перевищувати 1%, інакше він буде впливати на рослини як гербіцид суцільної дії.

При вмісті 3% біурет є токсичним для рослин, тому внесення безпосередньо перед сівбою негативно впливає на розвиток рослин. У ґрунті біурет повністю розкладається за 10-15 днів. Цей інтервал рекомендують витримати між внесенням карбаміду в ґрунт і сівбою. При вмісті біурету 0,8% і нижче він не чинить негативного впливу на проростки рослин незалежно від терміну внесення добрива (можна безпосередньо перед сівбою).

Різні рослини по-різному переносять біурет. Яра пшениця відчуває його токсичну дію при 5% вмісту, а негативно реагує вже при 3% концентрації. Чутлива до біурету кукурудза. При вмісті його в карбаміді в кількості 5,3% відбувається пошкодження стебел, кукурудзяне листя скручується, а між прожилками виникають жовті хлоротичні плями, листові краї розтріскуються.

В європейських країнах використовують карбамід із вмістом біурету не більше 0,8%. Тоді як середній вміст біурету в добриві, яке виробляють українські компанії, становить 1,4%. Туркменський карбамід містить всього 0,7% біурету. Таким чином, це добриво можна використовувати без шкоди для врожаю.

За ДСТУ 7312:2013 вміст біурету в карбаміді не має перевищувати 1,4%, тому що концентрація вище даного показника може серйозно нашкодити культурам. Через це карбамід рекомендують використовувати на 10-15 днів раніше, ніж починається посівна і вкопувати на 10-12 см нижче насіння. При таких умовах, якщо карбамід має високий відсоток вмісту біурету, його негативний вплив буде мінімальним.

Сергій Хаблак, агроном, доктор біологічних наук, Інститут харчової біотехнології та геноміки

P.S. У наступній частині статті Сергія Хаблака — особливості внесення азоту по листку загалом, а також технологічна карта вирощування озимої пшениці з використанням дрона-обприскувача з плановою урожайністю 8 т/га.

Мінеральні добрива

Вся інформація про мінеральні добрива