Работаем на плодородие. Нюансы ранневесеннего питания посевов

Фосфор и азот — элементы жизни

Более 80% фосфора, вносимого в почву, теряется из-за процессов адсорбции и фиксации или преобразуется в органические формы (фитаты), которые составляют 40-80% всего фосфора в почве. Фосфор обычно поглощается растением при рН 6,5-7 в виде H2PO4– и HPO42–. Когда рН почвы превышает 7,0, фосфор иммобилизуется в виде фосфатов кальция. При более низких уровнях рН почвы фосфор обычно связывается с растворимым алюминием или железом: нехватка фосфора в почвах с pH ниже 6,5 или выше 7 приводит к снижению урожайности на 5-15%.

Азот все культуры усваивают азот из почвы только в его минеральных формах, в виде нитратов (NO3–) или аммония (NH4+). Аммонийный азот может легко превращаться в газообразный аммиак, когда навоз подвергается воздействию воздуха, что приводит к потере значительной части доступного азота из навоза. Условия, способствующие быстрой потере аммонийного азота с поверхности почвы, включают высокую концентрацию аммония в навозе, высокий уровень pH, температуры от плюс 20 градусов, сухую почву и ветреные условия.

Минерализация будет происходить медленно, когда почвенные условия будут прохладными и/или сухими. Это может привести к временному дефициту азота на озимой пшенице в условиях затяжной весны – в этом случае необходимо внесение стартовых доз минерального азота на тех полях, которые еще не приступили к кущению.

Баланс углерода и азота

Соотношение C:N — это баланс между количеством углерода и азота в органическом материале. Углерод входит в состав целлюлозы, лигнина и белков, которые являются источниками энергии для почвенных бактерий и грибов. При достаточном (или даже избыточном) наличии углерода для роста и развития, микроорганизмам требуется больше азота, и, если его недостаточно в органическом материале, они будут поглощать азот из почвы. Этот иммобилизованный азот будет высвобожден позже после того, как будет израсходован дополнительный углерод, и популяция микроорганизмов начнет вымирать, уступая место следующей волне консументов (организмы, потребляющие готовые органические вещества – прим. ред.).

Как правило, минерализация (питание растений) происходит, если соотношение C:N в органическом материале составляет менее 25:1, в то время как иммобилизация (питание микроорганизмов) — при соотношении C:N более 25:1. Кроме того, баланс между минерализацией и иммобилизацией будет зависеть от температуры и влажности, регулирующих развитие микроорганизмов.

Приведем несколько примеров соотношения углерода к азоту (C:N) в различных типах органики:

• Почвенные микроорганизмы — 7-9:1
• Органическое вещество почвы — 10-12:1
• Люцерна — 13:1
• Солома зерновых — 80:1
• Стебли кукурузы — 60:1
• Опилки — 200-400:1
• Сухой навоз крупного рогатого скота — 15-30:1
• Куриный помет — 5-10:1
• Отработанный грибной компост — 15-30:1

И еще один вывод: когда вы вносите минеральный азот в завышенных дозах, микроорганизмам не хватает теперь уже углерода, и они минерализуют органическое вещество почвы, снижая уровень гумуса, что в перспективе уменьшает плодородие: получается такая палка о двух концах.

Минеральный азот в почве

Биологическое окисление аммония до нитратов носит название нитрификация. Бактерии-нитрификаторы являются облигатными (обязательный – прим. ред.) аэробными микроорганизмами, способными жить только в присутствии кислорода, и автотрофами, синтезирующими органические вещества из неорганических. Процесс нитрификации ограничен в анаэробных условиях, создаваемых при избыточном уплотнении почвы и при ее затоплении.

Процесс нитрификации напрямую зависит от почвенных условий: наиболее благоприятными являются температура выше 20 градусов (с оптимумом при плюс 26), рН почвы в диапазоне 5,5-7,5, достаточное наличие влаги и кислорода. Нитраты в почве очень мобильны, слабо в ней фиксируются, и на легких почвах могут быть легко вымыты из корнеобитаемого горизонта (как в условиях текущего сезона в большинстве регионов).

Форма азота в удобрениях

В удобрениях азот представлен в основном в трех формах: в виде солей аммония, в виде нитратного азота и в виде мочевины. Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки, которые должны быть учтены при планировании системы применения удобрений.

Основными преимуществами нитратсодержащих удобрений по сравнению с аммонийсодержащими можно назвать следующие:

1. Высокая подвижность нитратного азота в почве создает условия для его эффективного поглощения растениями.
2. Нет необходимости немедленной заделки удобрений в почву, поскольку нитраты относительно не летучи и легко мигрируют по профилю почвы с током влаги.
3. Нитраты проявляют синергетические свойства по отношению к таким катионам, как K+, Ca2+ и Mg2+ (угнетая при этом поглощение фосфатов), тогда как аммоний конкурирует с ними при поглощении растениями.

Высокая подвижность нитратов в почве является причиной их высокой склонности к вымыванию из корнеобитаемого слоя почвы. На легких почвах с промывным режимом увлажнения (при орошении и в период избыточного количества осадков) потери азота удобрений могут составлять 10-25%, а иногда и до 50% внесенного количества.

При создании в почве анаэробных условий (весенние паводки, пониженные участки рельефа поля, избыточное орошение) нитратный азот может подвергаться процессу денитрификации — превращения нитратного азота в различные газообразные соединения, которые могут улетучиваться в атмосферу и приводить к непродуктивным потерям внесенного азота. В насыщенных влагой почвах при температуре плюс 12-15 градусов до 25% азота может быть потеряно уже в первые 10 дней. При повышении температуры потери возрастают.

Не допустить потерь

Потери азота включают в себя денитрификацию (превращение нитрата в газообразный N2), вымывание (перемещение нитрата из корневой зоны вниз), поглощение растениями и испарение аммиака. Две другие реакции, иммобилизация (поглощение микроорганизмами) и связывание с частицами почвы считаются временными потерями, поскольку азот остается в почве, и большая его часть в дальнейшем становится доступной растению.

Все аммонийные удобрения и удобрения на основе аммиака при поверхностном внесении обладают способностью к улетучиванию. Большая часть потерь азота из мочевины обычно происходит в течение двух-трех недель после внесения.

Наибольшие потери азота (30-44%) происходят, когда мочевина вносится на влажную поверхность почвы, а затем следует период медленного высыхания с небольшим количеством осадков или вообще без них. При внесении мочевины на сухую почву потери составляют 10-20% внесенного азота. Потери являются наименьшими (менее 10%), когда в течение двух недель выпадает не менее 20 мм осадков. Гранулы мочевины могут впитывать влагу из воздуха и начинать растворяться; однако для этого требуется бóльшая влажность, чем обычно наблюдается в полузасушливых регионах.

Например, повышение температуры c плюс 7 до плюс 15 градусов вызывают удвоение потерь при испарении даже при том же (низком) количестве влаги. Низкие температуры (ниже +5°C) также не гарантируют снижение потерь азота при сохранении эффективности (доступности). Хотя низкие температуры и снижают скорость образования аммиака, они также снижают скорость превращения аммония и аммиачной селитры в нитрат, связывания с почвенным поглощающим комплексом, иммобилизации микроорганизмами или поглощения растениями.

Мерзлые почвы подвергаются более высокому риску потерь азота, поскольку они обладают меньшей способностью связывать аммоний, а мочевина (как и нитрат) не может перемещаться вниз, где риск потерь ниже.

Солома и растительные остатки увеличивают скорость гидролиза мочевины и ее испарение: фермент уреаза, необходимый для гидролиза, вырабатывается микроорганизмами, которые в 40 раз более активны на поверхностных остатках, чем в почве. В результате почвы с технологиями минимальных и нулевых обработок почвы обладают более высоким потенциалом потерь азота и требуют большего количества запасов продуктивной влаги для его эффективности.

Вместе с тем раннее внесение селитры (как говорят, по мерзлоталой почве), а тем более — по снегу, вообще не имеет экономического смысла из-за поверхностного смыва и, соответственно, потерь азота. Именно поэтому для оптимизации кущения это нужно делать не ранее визуального старта отрастания вторичной корневой системы (среднесуточная температура плюс 5 градусов).