Спецвозможности
Агрохимия

Особенности применения минеральных удобрений в засушливых условиях

29.12.2016
8692
Особенности применения минеральных удобрений в засушливых условиях фото, иллюстрация

К сожалению, я не знаю такого хозяйства, которое не почувствовало бы, как говорится, на собственной шкуре, последствий засухи. О том, что жизнь без воды невозможна, знает каждый школьник. И если в человеческом организме доля воды в пределах 55-60% является нормой, то для растений группы мезофитов (все сельскохозяйственные и плодовые культуры, выращиваемые в Украине в естественных условиях) 60% содержания воды в клетках является пороговым (то есть минимальным) значением. Если показатель будет ниже, растение погибнет.

Ози­мая пше­ни­ца — достаточно требовательна к влаге культура, транспирационный коэффициент которой составляет 400-450 (то есть для получения 1 г сухого вещества используют 400-450 г воды). Хотя для прорастания зерна и появления всходов необходимо небольшое количество влаги. Чтобы получить дружные и полноценные всходы, запас продуктивной влаги в верхнем слое (0-10 см) должен быть не менее 10 мм. Справка: для набухания семяна нуждаются в 50-60% воды от своего веса. С ростом и развитием растений потребность во влаге также растет. Так, для нормального осеннего кущения запас продуктивной влаги в 0-20 см слое должен быть не менее 30 мм. В случае недостатка влаги растения слабо кустятся, и резко снижается их производительность. За период от весеннего отрастания до начала колошения растения озимая пшеница использует до 70% общей потребности в воде за вегетацию. Критический период по влагообеспеченности - выход в трубку - колошения. При недостатке влаги в это время нарастание листового аппарата и рост растений в целом приостанавливается, нарушается дифференциация генеративных органов, при этом возрастает количество бесплодных цветков, а общее накопление сухого вещества снижается, что непременно приводит к недобору урожая.

В общем комплексе метеорологических условий на транспирацию влияют такие факторы, как: относительная влажность воздуха, ветер и его сила, солнечный свет, уровень обеспечения элементами минерального питания и плотность стеблестояния.

По сравнению с озимой пшеницей ку­ку­ру­зу считают более засухоустойчивой культурой. Транспирацийний коэффициент - 250, то есть на формирование единицы сухого вещества она расходует почти вдвое меньше воды, чем пшеница. В начале вегетации, до образования седьмого-восьмого листа, кукуруза потребляет мало воды и влаги, накопившейся за осенне-зимний период благодаря осадкам.

Критический период потребности во влаге, как правило, начинается за 10-14 дней до образования метелки и заканчивается в середине фазы молочной спелости зерна. Расход воды в настоящее время составляет до 70% общей потребности, поскольку растения быстро растут в высоту и происходит основное накопление биомассы. Следует отметить, что хорошо развитые растения могут обеспечить себя влагой из более глубоких горизонтов. Тогда, как показывает практика, основную угрозу урожаю составляет воздушная засуха, что приводит к увяданию растений, снижению интенсивности фотосинтеза и главное - жизнеспособности пыльцы. Ученые установили и практически доказали, что при участии внекорневых подкормок можно сократить период между цветением метелки и початка. Так, нашим белорусским коллегам удалось сократить этот разрыв до двух дней, что обеспечило снижение стерильности пыльцы на 8-12%. Единственным условием такого агромероприятия является выбор правильной композиции и своевременное внесение препарата.

Сою условно относят к середньозасухоусточивым культурам. Однако стоит помнить, что это растение муссонного климата и требует много тепла, света и воды. Транспирационный коэффициент составляет 520-600, что более чем в два раза выше чем у кукурузы. Соя, как и любая другая культура, имеет свои требования к влаге, свои критические периоды. Если с появлением всходов темпы роста надземной части замедлены, поскольку акцент на укоренении, то и растения в начале цветения хорошо выдерживают засуху. Чтобы получить дружные всходы, запас влаги в 20-сантиметровом слое во время посева должен быть не менее 25-30 мм. Это прежде всего связано с тем, что при прорастания семена поглощают не менее 130-160% воды от собственной массы.

С усилением роста вегетативной массы потребность в влагообеспечении растет. Пик приходится на период цветения - формирования бобов. Из-за нехватки влаги в это время происходит абортивность цветков и молодых бобов, процесс ветвления останавливается.

 Подсо­лнечник — засухоустойчивая культура. Хотя ее транспирационный коэффициент достаточно высок — 470-570. Однако хорошая опушенисть стеблей и листьев, а также приспособленность устьиц к относительно устойчивой транспирации обеспечивают ему большую устойчивость к жаре и засухе. Благодаря сверхмощной корневой системе подсолнечник способен извлекать влагу из глубины более 3 м, поэтому большое значение для него имеют осенне-зимние запасы влаги в почве. Больше всего влаги (60%) подсолнечник потребляет в период от образования корзины до конца цветения. Ее дефицит в настоящее время — одна из причин ненаполненности центральной части корзины. 

Рапс характеризуется повышенными требованиями к влаге. Транспирационный коэффициент в среднем колеблется в пределах 740-750, что в полтора-два раза больше, чем у зерновых колосовых культур. Засуху переносит плохо, даже краткосрочную. При прорастания семян впитывает до 50-60% воды от общей массы, то есть запас продуктивной влаги должен быть не менее 10-15 мм в 10-сантиметровом слое почвы. Этой влаги в основном хватает на первый период роста, когда корневая система начинает формироваться.
Острая потребность во влаге ощущается в период интенсивного роста стебля и вегетативной массы (период конца бутонизации — полного цветения), именно в это время существенное значение имеют как запасы влаги в почве, так и осадки. Дефицит влаги в фазе цветения грозит опадением цветков и сокращением продолжительности периода цветения.

Неутешительная статистика последних лет все больше побуждает к поиску новых подходов хозяйствования в условиях засухи. Природа просто не в состоянии обеспечить наши растения необходимым количеством влаги. Поэтому нужно сделать логические выводы и всячески пытаться помочь растениям максимально рационально использовать всю доступную влагу, особенно в контексте эффективности применения минеральных удобрений.

Результаты научных исследований и особенно практический опыт доказывают взаимосвязь между пищей и влагой и наоборот. При оптимальных условиях обеспечения растения влагой и элементами минерального питания с применением минеральных удобрений, расходы воды на формирование единицы урожая всегда меньше, чем при дефиците одного из этих компонентов, или, особенно, обоих. Корреляционнуюя зависимость увлажнения и минерального удобрения впервые рассмотрел академик Д. Н. Прянишников. Так, на примере овса он продемонстрировал закономерность влияния удобрений на снижение транспирационного коэффициента, то есть, как растение может рационально использовать воду (табл. 1).

При вододефиците минеральные удобрения не только не обеспечивают желаемый эффект, а наоборот - могут стать причиной торможения ростовых процессов в растении. Если же количество влаги несколько ниже, но не критическое, минеральные удобрения способствуют более рациональному ее использованию.

Лучший эффект при таких условиях демонстрируют фосфорные удобрения, при участии калийных и азотных (доля фосфора преобладает). Всегда следует помнить, что минеральные удобрения - это прежде всего наши с вами деньги, поэтому к вопросу эффективности использования минеральных удобрений при засушливых условиях необходимо относиться серьезно и ответственно. Несмотря на это, следует прибегать к всем доступным мерам для максимального накопления и хранения влаги в почве, использовать соответствующие способы ее обработки и ухода за растениями, проводить снегозадержание.

Несмотря на не слишком устойчивый и достаточно часто слишком засушливый климат, высокую результативность и эффективность имеет смысл использование минеральных удобрений в качестве основного внесения. Так питательные вещества попадают во влажные слои почвы и становятся доступными для растений, то есть коэффициент усвоения элементов питания из минеральных удобрений возрастает в разы. В зависимости от почвенно-климатических условий ученые рекомендуют таким образом вносить 75-90% всех запланированных минеральных удобрений под культуру. Перенос части удобрений из разряда основных в категорию «подпитки» снижает их эффективность на 30-40%, кроме азотных удобрений. И вот здесь стоит обратить внимание на чрезвычайно важный момент: одностороннее азотное питание при засушливых условиях имеет отрицательный эффект. Это объясняется энергичным использованием запасов влаги путем усиления транспирации вегетативной массой и снижением урожайности.

Досліди з міне­раль­ною та ор­га­но-міне­раль­ною си­с­те­ма­ми удо­б­рен­ня

 Применение минеральных удобрений в сельском хозяйстве. Фосфор и калий необходимы растениям как на ранних этапах развития, так и в генеративных фазах. Недостаточная обеспеченность растений калием связывает азот, снижает уровень усвоения растениями, особенно это касается низкобуферных почв. Полное обеспечение потребностей растений в калии и фосфоре способствует повышению общей способности лучше «подстраиваться» к стрессовым условиям и как можно безболезненнее их переносить, что, в частности, касается засухо- и зимостойкости у озимых культур. Эти элементы улучшают рост и развитие корневой системы, в свою очередь определяет эффективность усвоения питательных веществ и влаги из почвы. Калий особенно положительно влияет на поглощение и накопление воды из почвы, имеет крайне важное значение при недостаточном количестве осадков и длительных периодов засухи. Помните, калий — «элемент молодости» и одна из главных его функций — обеспечение оводненности клетки. А при стабильном уровне калийного обеспечения постепенно улучшается водный режим почвы.

Области применения минеральных удобрений. По технологическим соображениям фосфорные и калийные удобрения чаще вносятся под озимые культуры осенью перед посевом, в яровые — весной во время предпосевной обработки почвы. Если говорить именно об озимых зерновых, мы заметили интересную закономерность: во многих опытах лучше эффективность и действенность фосфора наблюдается именно при весеннем внесении в композиции КАС + РДК (жидкие комплексные минеральные удобрения, более известные как ЖКУ) + гуматы. Объяснить это можно так называемым явлением старения фосфора, то есть присоединением ионов фосфора в грунтовых частям и, как следствие, переход их в труднодоступные для растений соединения. Поскольку максимально острая необходимость озимых зерновых в фосфоре приходится на фазу выхода в трубку, во время осеннего внесения до этого момента значительная часть фосфора уже в труднодоступной форме, и не может быть рационально использован весь объем внесенных удобрений. Чем прохладнее и влажнее погода весной, тем ощутимее преимущества именно весеннего внесения фосфорных удобрений. Это еще один важный момент, который позволяет корректировать технологию и подстраивать ее к прогнозируемым погодным условиям каждого конкретного года. Кроме того, припосевное (30-40 кг / га) внесение фосфорных и азотных удобрений (примером может служить аммофос) создает низкоонцентрированный азотно-фосфорный фон, выполняющий функцию энергообеспечения растения на начальных этапах органогенеза.

Если по каким-либо причинам осенью по основной обработке почвы внесение минеральных удобрений не проводили, то есть возможность исправить ситуацию весной, но только при условии достаточного накопления влаги в осенне-зимний период, что особенно актуально для технических культур. Речь идет о полнокомпонентности азотно-фосфорно-калийных удобрений. Прошу обратить внимание — эффективность и действенность минеральных удобрений в таком случае сильно зависит от погодных условий и в засушливые годы может оказаться весьма сомнительной, особенно при недостаточно глубокой заделке.
Весьма ощутимой в засушливые годы является эффективность удобрений с содержанием микроэлементов: меди, цинка, бора, молибдена, кобальта. Ученые единодушны: микроэлементы снижают транспирацию в дневной период, повышают в утренний и усиливают водосдерживающие свойства тканей организма растения. Кроме того, цинк, медь, железо, бор и магний снижают дневную депрессию фотосинтеза, усиливают процессы движения углеводов в репродуктивных органах, смягчая негативное влияние засухи и высоких температурных режимов на урожайность. Алюминий и кобальт стабилизируют содержание РНК в условиях засухи благодаря снижению активности фермента рибонуклеазы, что разрушает молекулы. Как следствие, поддерживается оптимальный уровень синтеза белков, и растения проще и быстрее адаптируются и восстанавливаются после стрессового воздействия внешней среды.

Особенно актуальной в условиях засухи является обработка семян растворами кобальта и меди - как один из ведущих методов повышения засухоустойчивости пшеницы и ячменя.

Не секрет, что снижение активности клубеньковых бактерий является весомым фактором недобора урожая, особенно в условиях засухи. Известно, что максимальная интенсивность азотфиксирующих процессов приходится на фазы бутонизации-цветения, что совпадает с критическим периодом потребности во влаге. В связи с этим подпитки надземных органов зернобобовых культур молибденом имеют стабилизационное влияние на азотфиксирующие процессы клубеньковых бактерий. Хотя и встречаются случаи ингибирования развития пузырьков, однако опудривание молибденом семян зернобобовых культур также носит позитивный характер, что позволяет сделать вывод о целесообразности использования молибденовмисних удобрений как средства нивелирования негативного влияния дефицита влаги на урожайность зернобобовых культур.

Из собственных экспериментов «хозяйствования» в условиях засухи самым действенным мероприятием противостояния грунтовой засухе является применение органических удобрений. Понятно, что по определенным причинам не все хозяйства могут позволить себе «побаловать» почву органикой или хотя бы сидератами, альтернативой здесь могут выступать гранулированные органо-минеральные удобрения промышленного производства (ОМД). Органогенной основой таких удобрений служит торф или сапропель. Характерной особенностью ОМД является то, что, попадая в почву, они аккумулируют воду, количество которой зависит от сырья, использованной для изготовления ОМД, и технологии изготовления. Как правило, количество аккумулированной воды в два-пять раз превышает массу удобрений. При взаимодействии почвенной влаги с органо-минеральной композицией образуется своеобразный межфазный агдезионный слой, напоминающий грунтовой коллоидный комплекс. А корневые волоски, пронизывая гранулы обеспечивают потребность растений как в воде, так и в элементах питания. Кроме того, гранулы органо-минеральных композиций характеризуются высокой водосдерживающей способностью, что в свою очередь помогает растениям лучше переносить засуху.

При засушливых условиях неотъемлемой составляющей технологии должна стать обработка семян гуминовыми препаратами. Это подтверждают эксперименты, проведенные сотрудниками Украинского научно-практического центра «Институт питания растений». На фото 2 в динамике четко прослеживается способность растений противостоять вызовам засухи при обработке семян различными группами биологически активных веществ (БАВ).

Целью этого эксперимента было установление целесообразности обработки семян и способность растений озимой пшеницы противостоять длительной засухе. Обработку семян проводили различными группами биологически активных соединений. Схема опыта имела шесть вариантов, два из которых — обработка семян БАР органического происхождения и по одному варианту органо-бактериальной и органо-минеральной композиции, исключительно минерального и контроля (обработка водой). С целью получения однородных всходов во время посева провели зарядковий полив. Следует отметить, что ростовые процессы у растений с первыми признаками дефицита влаги приостановились. А самую высокую способность противостоять засухе проявили растения, семена которых были обработаны органогенными БАР.

Установлено, что гуминовые препараты повышают коэффициент усвоения макро-, микроэлементов из почвы на 15-20% благодаря активизации всасывающих процессов корневых волосков и преобразования труднодоступных элементов питания на формы, которые легче усваиваются. Усиление микробиологической деятельности и создания комфортных условий для прорастания семян является неоспоримым доказательством их эффективности. Еще одним положительным моментом такого агроприема является факт структурирования воды. При взаимодействии с гуматами структура обычной воды приближается к структуре талой, что также обеспечивает более быстрое и глубокое проникновение протравителя в семена.

Низкий запас влаги в почве, суховеи и резкое повышение температуры часто приводят к так называемой провокации всходов, когда семя прорастает, а ростки засыхают. Причиной этого является явление разрыва водно-капиллярной системы, обрыв капилляров почвы. Когда его влажность становится стабильно ниже влажности разрыва капилляров, корневой волосок, находя обрывок капилляра, быстро исчерпывает из него воду и отмирает. Продолжительность функционирования корневого волоска сокращается с 10-15 дней до трех-четырех суток или даже нескольких часов. Растение вынуждено создавать все новые и новые корневые волоски для поиска разрывов капилляров с водой. Общая длина корневых волосков одного растения достигает 3-4 км, и при недостатке влаги растение может с большой периодичностью заменять такую ​​огромную поверхность. То есть вместо того, чтобы развивать производительные органы, растение тратит энергию на компенсацию потерь, вызванных дефицитом влаги. Обработка семян гуминовыми препаратами активизирует работу митохондрий и клеточных мембран, увеличивает энергию прорастания на 5-10% и ускоряет появление всходов минимум на двое-трое суток в зависимости от культуры. Таким образом растение быстрее развивается, одновременно развивается и корневая система. Благодаря этому растение имеет возможность «догнать» влагу и исключить описанный выше негативный процесс.

Изучая влияние обработки семян гуминовыми препаратами, мы проследили чрезвычайно четкую тенденцию: усиленное развитие корневой системы в условиях ограниченности и частого недостатка влаги имеет важное значение.

Как видим, общепризнанным методом регулирования водного режима (снегозадержание, минимизация обработки почвы, оперативность посева, борьба с сорняками и т.д.) добавляется метод обеспечения рациональной системы удобрения.

Андрей Чумак, Институт питания растений 

Информация для цитирования

Особенности применения минеральных удобрений у засушливых условиях/ А. Чумак // Пропозиция. — 2016. — № 12. — С. 68-74

 

 

Интервью
Сейчас много говорится о деградации почв. Сайт propozitsiya.com попросил подробнее прояснить суть проблемы и посоветовать пути ее решения генерального директора Института охраны почв Игоря Яцука. И он дал подробное интервью.   Как за... Подробнее
Несколько месяцев назад компания «Финтех.Про» запустила уникальную платформу AgroАpp, которая помогает сельхозпроизводителям быстро получить финансирование без процентов и часто даже без залога. С сервисом уже сотрудничают лучшие банки... Подробнее

1
0