Особливості застосування мінеральних добрив у посушливих умовах
На жаль, я не знаю такого господарства, яке не відчуло б, як кажуть, на власній шкірі наслідків посухи. Про те, що життя без води неможливе, знає кожен школяр. І якщо в людському організмі частка води в межах 55–60% є нормою, то для рослин групи мезофітів (усі сільськогосподарські та плодові культури, які вирощують в Україні в природних умовах) 60% вмісту води в клітинах є пороговим (тобто мінімальним) значенням. Якщо показник буде нижчим, рослина загине.
Озима пшениця — досить вимоглива до вологи культура, транспіраційний коефіцієнт якої становить 400–450 (тобто для отримання 1 г сухої речовини використовують 400–450 г води). Хоча для проростання зерна й появи сходів необхідна невелика кількість вологи. А щоб отримати дружні й повноцінні сходи, запас продуктивної вологи у верхньому шарі (0–10 см) має бути не менш як 10 мм. Довідково: для набухання насіння потребує 50–60% води від своєї ваги. З ростом і розвитком рослин потреба у волозі також зростає. Так, для нормального осіннього кущення запас продуктивної вологи в 0–20 см шарі має бути не менш як 30 мм. У випадку нестачі вологи рослини слабо кущаться, і різко знижується їхня продуктивність. За період від весняного відростання до початку колосіння рослини озимої пшениці споживають до 70% загальної потреби у воді за вегетацію. Критичний період щодо вологозабезпечення — вихід у трубку — колосіння. За нестачі вологи в цей час наростання листового апарату та й ріст рослин у цілому призупиняється, порушується диференціація генеративних органів, натомість зростає кількість безплідних квіток, а загальне накопичення сухої речовини знижується, що неодмінно призводить до недобору врожаю.
У загальному комплексі метеорологічних умов на транспірацію впливають такі фактори, як: відносна вологість повітря, вітер і його сила, сонячне світло, рівень забезпечення елементами мінерального живлення та густота стеблистою.
Порівняно з озимою пшеницею кукурудзу вважають більш посухостійкою культурою. Транспіраційний коефіцієнт — 250, тобто на формування одиниці сухої речовини вона витрачає майже вдвічі менше води, ніж пшениця. На початку вегетації, до утворення сьомого-восьмого листка, кукурудза споживає мало води й вологи, що накопичилася за осінньо-зимовий період завдяки опадам.
Критичний період потреб у волозі, як правило, розпочинається за 10–14 днів до утворення волоті й закінчується в середині фази молочної стиглості зерна. Витрати води в цей час становлять до 70% загальної потреби, оскільки рослини швидко ростуть у висоту й відбувається основне накопичення біомаси. Слід зазначити, що добре розвинені рослини можуть забезпечити себе вологою із глибших горизонтів. Тоді, як показує практика, основну загрозу врожаю становить повітряна посуха, що призводить до в’янення рослин, зниження інтенсивності фотосинтезу й головне — життєздатності пилку. Науковці встановили та практично довели, що за участі позакореневих підживлень можна скоротити період між цвітінням волоті та качана. Так, нашим білоруським колегам вдалося скоротити цей розрив до двох днів, що забезпечило зниження стерильності пилку на 8–12%. Єдиною умовою такого агрозаходу є вибір правильної композиції та своєчасне внесення препарату.
Сою умовно відносять до середньопосухостійких культур. Проте варто пам’ятати, що це рослина мусонного клімату й вимагає багато тепла, світла і води. Транспіраційний коефіцієнт становить 520–600, більш ніж удвічі вищий за кукурудзу. Соя, як і будь-яка інша культура, має власні вимоги до вологи, свої критичні періоди. Якщо з появою сходів темпи росту надземної частини сповільнені, оскільки акцентують на укоріненні, то й рослини до початку цвітіння добре витримують посуху. Але для того щоб отримати дружні сходи, запас вологи в 20-сантиметровому шарі під час посіву має бути не менш як 25–30 мм. Це насамперед пов’язано з тим, що за проростання насіння поглинає не менш ніж 130–160% води від власної маси.
Із посиленням росту вегетативної маси потреба у вологозабезпеченні зростає. Пік припадає на період цвітіння — формування бобів. Через брак вологи в цей час відбувається абортивність квіток і молодих бобів, процес гілкування зупиняється.
Соняшник — посухостійка культура. Хоча й транспіраційний коефіцієнт досить високий — 470–570. Проте хороша опушеність стебел і листя, а також пристосованість продихів до відносно сталої транспірації забезпечують йому велику стійкість до спеки та посухи. Завдяки надпотужній кореневій системі соняшник здатен витягувати вологу з глибини понад 3 м, тому велике значення для нього мають осінньо-зимові запаси вологи в ґрунті. Найбільше вологи (60%) соняшник споживає в період від утворення кошика до кінця цвітіння. Її дефіцит у цей час — одна з причин невиповненості центральної частини кошиків.
Ріпак характеризується підвищеними вимогами до вологи. Транспіраційний коефіцієнт у середньому коливається в межах 740–750, що в півтора-два разу більше, ніж у зернових колосоколосових культур. Засуху переносить погано, навіть короткострокову. За проростання насіння ріпаку вбирає до 50–60% води від загальної маси, тобто запас продуктивної вологи має бути не менш як 10–15 мм у 10-сантиметровому шарі ґрунту. Цієї вологи здебільшого вистачає на перший період росту, коли коренева система починає формуватися.
Найгостріша потреба у волозі відчувається в період інтенсивного росту стебла й вегетативної маси (період кінця бутонізації — повного цвітіння), саме в цей час істотне значення мають як запаси вологи в ґрунті, так і опади. Дефіцит вологи у фазі цвітіння загрожує опаданням квіток та скороченням тривалості періоду цвітіння.
Невтішна статистика останніх років дедалі більше спонукає до пошуку нових підходів господарювання в умовах посухи. Природа просто не в змозі забезпечити наші рослин необхідною кількістю вологи. Тому потрібно зробити логічні висновки й усіляко намагатися допомогти рослинам максимально раціонально використовувати всю доступну вологу, особливо в контексті ефективності застосування мінеральних добрив.
Результати наукових досліджень і особливо практичний досвід доводять взаємозв’язок між поживою та вологою й навпаки. За оптимальних умов забезпечення рослини вологою та елементами мінерального живлення, витрати води на формування одиниці врожаю завжди менші, ніж за дефіциту одного з цих компонентів, або, особливо, обох. Кореляційну залежність зволоження та удобрення вперше подав академік Д. М. Прянішніков. Так, на прикладі вівса він продемонстрував закономірність упливу добрив на зниження транспіраційного коефіцієнту, тобто, як рослина може раціонально використовувати воду (табл. 1).
За вододефіциту мінеральні добрива не лише не забезпечують бажаного ефекту, а й навпаки — можуть спричинити гальмування ростових процесів у рослині. Якщо ж кількість вологи дещо нижча, але не критична, мінеральні добрива сприяють раціональнішому її використанню.
Найкращий ефект за таких умов мають фосфорні добрива, за участі калійних та азотних (частка фосфору переважає). Завжди варто пам’ятати, що мінеральні добрива — це насамперед наші з вами гроші, тому до питання ефективності використання мінеральних добрив за посушливих умов необхідно ставитися серйозно та відповідально. Зважаючи на це, слід вдаватися до всіх доступних заходів для максимального накопичення і зберігання вологи у ґрунті, використовувати відповідні способи його обробітку та догляду за рослинами, проводити снігозатримання.
Зважаючи на не дуже стійкий і досить часто занадто посушливий клімат, високу результативність та ефективність має використання мінеральних добрив, як основного внесення. Так поживні речовини потрапляють у вологіші шари ґрунту і стають доступнішими для рослин, тобто коефіцієнт засвоєння елементів живлення з мінеральних добрив зростає в рази. Залежно від ґрунтово-кліматичних умов науковці рекомендують у такий спосіб вносити 75–90% усіх запланованих добрив під культуру. Перенесення частки мінеральних добрив із розряду основних у категорію «підживлення» знижує їхню ефективність на 30–40%, окрім азотних добрив. І ось тут варто звернути увагу на надзвичайно важливий момент: однобічне азотне живлення за посушливих умов має негативний ефект. Це пояснюється енергійнішим використанням запасів вологи шляхом посилення транспірації вегетативною масою і зниженням врожайності.
Застосування мінеральних добрив. Фосфор і калій необхідні рослинам як на ранніх етапах розвитку, так і у генеративних фазах. Недостатня забезпеченість рослин калієм зв’язує азот, що знижує рівень засвоєння рослинами, особливо це стосується низькобуферних ґрунтів. Повне забезпечення потреб рослин у калії та фосфорі сприяє підвищенню загальної здатності краще «підлаштовуватися» до стресових умов і якомога безболісніше їх переносити, що, зокрема, стосується посухо- та зимостійкості в озимих культур. Ці елементи оптимізують ріст і розвиток кореневої системи, що своєю чергою визначає ефективність засвоєння поживних речовин та вологи із ґрунту. Калій особливо позитивно впливає на поглинання та накопичення води із ґрунту, що має вкрай важливе значення за недостатньої кількості опадів і тривалих періодів засухи. Пам’ятаймо, калій — «елемент молодості» й одна з головних його функцій — забезпечення оводненості клітини. А за стабільного рівня калійного забезпечення поступово покращується водний режим ґрунту.
Області застосування мінеральних добрив. Із технологічних міркувань фосфорні та калійні добрива найчастіше вносяться під озимі культури восени перед посівом, під ярі — навесні під час передпосівного обробітку ґрунту. Якщо говорити саме про озимі зернові, ми помітили цікаву закономірність: у багатьох дослідах краща ефективність і дієвість фосфору спостерігається саме за весняного внесення в композиції КАС + РДК (рідкі комплексні добрива, більш відомі як ЖКУ) + гумати. Пояснити це можна так званим явищем старіння фосфору, тобто приєднанням іонів фосфору до ґрунтових частин і, як наслідок, перехід їх у важкодоступні для рослин сполуки. Оскільки максимально гостра потреба озимих зернових у фосфорі припадає на фазу виходу в трубку, під час осіннього внесення до цього моменту значна частка фосфору вже у важкодоступній формі, й не може бути раціонально використаний весь обсяг внесених добрив. Що прохолодніша й вологіша погода навесні, то відчутніші переваги саме весняного внесення фосфорних добрив. Це ще один важливий момент, який дозволяє корегувати технологію й підлаштовувати її до прогнозованих погодних умов кожного конкретного року. Крім того, припосівне (30–40 кг/га) внесення фосфорних і азотних добрив (прикладом може слугувати амофос) створює низькоконцентрований азотно-фосфорний екран, що виконує функцію енергозабезпечення рослини на початкових етапах органогенезу.
Ефективність застосування мінеральних добрив. Якщо з певних причин восени за основного обробітку ґрунту внесення мінеральних добрив не проводили, то є можливість виправити ситуацію навесні, але лише за умови достатнього накопичення вологи в осінньо-зимовий період, що є особливо актуальним для технічних культур. Ідеться про повнокомпонентні азотно-фосфорно-калійні добрива. Прошу звернути увагу — ефективність і дієвість добрив у такому випадку дуже залежить від погодних умов і в посушливі роки може виявитися досить сумнівною, особливо за недостатньо глибокого загортання.
Досить відчутною у посушливі роки є ефективність добрив із вмістом мікроелементів: міді, цинку, бору, молібдену, кобальту. Науковці одностайні: мікроелементи знижують транспірацію у денний період і підвищують у ранішній та посилюють водостримувальні властивості тканин організму рослини. Крім того, цинк, мідь, залізо, бор та магній знижують денну депресію фотосинтезу, посилюють процеси руху вуглеводів до репродуктивних органів, пом’якшуючи негативний вплив посухи й високого температурного режиму на врожайність. Алюміній та кобальт стабілізують вміст РНК в умовах посухи завдяки зниженню активності ферменту рибонуклеази, що руйнує молекули. Як наслідок, підтримується кращий рівень синтезу білків, і рослини простіше та швидше адаптуються й відновлюються після стресового впливу зовнішнього середовища.
Особливо актуальною в умовах посухи є обробка насіння розчинами кобальту та міді — як один із провідних методів підвищення посухостійкості пшениці та ячменю.
Застосування мінеральних добрив. Не секрет, що зниження активності бульбочкових бактерій є вагомим чинником недобору врожаю, особливо в умовах посухи. Відомо, що максимальна інтенсивність азотфіксуючих процесів припадає на фази бутонізації-цвітіння, що збігається з критичним періодом потреби у волозі. У зв’язку з цим підживлення надземних органів зернобобових культур молібденом має стабілізаційний вплив на азотфіксуючі процеси бульбочкових бактерій. Хоча й зустрічаються випадки інгібування розвитку бульбочок, проте опудрювання молібденом насіння зернобобових культур також носить позитивний характер, що дозволяє зробити висновок про доцільність використання молібденовмісних добрив як засобу нівелювання негативного впливу дефіциту вологи на врожайність зернобобових культур.
Із власних експериментів «господарювання» в умовах посухи надієвішим заходом протистояння ґрунтовій посусі є застосування органічних добрив. Зрозуміло, що з певних причин не всі господарства можуть дозволити собі «побалувати» ґрунти органікою чи принаймні сидератами, альтернативою тут можуть виступати гранульовані органо-мінеральні добрива промислового виробництва (ОМД). Органогенною основою таких добрив слугує торф або сапропель. Характерною особливістю ОМД є те, що, потрапляючи в ґрунт, вони акумулюють воду, кількість якої залежить від сировини, що використовували для виготовлення ОМД, та технології виготовлення. Як правило, кількість акумульованої вологи вдвічі-вп’ятеро перевищує масу добрив. Під час взаємодії ґрунтової вологи з органо-мінеральною композицією утворюється своєрідний міжфазний агдезійний шар, що нагадує ґрунтовий колоїдний комплекс. А кореневі волоски, пронизуючи гранули, забезпечують потребу рослин як у воді, так і в елементах живлення. Крім того, гранули органо-мінеральних композицій характеризуються високою водостримувальною здатністю, що своєю чергою допомагає рослинам краще переносити засуху.
За посушливих умов невід’ємною складовою технології має стати обробка насіння гуміновими препаратами. Це підтверджують експерименти, проведені співробітниками Українського науково-практичного центру «Інститут живлення рослин». На фото 2 в динаміці чітко прослідковується здатність рослин протистояти викликам посухи за умови обробки насіння різними групами біологічно активних речовин (БАР).
Метою цього експерименту було встановлення доцільності обробки насіння та здатність рослин озимої пшениці протистояти тривалій засусі. Обробіток насіння проводили різними групами біологічно активних сполук. Схема досліду мала шість варіантів, два з яких — обробка насіння БАР органічного походження й по одному варіанту органо-бактеріальної та органо-мінеральної композицій, виключно мінеральної, та контролю (обробка водою). З метою отримання однорідних сходів під час посіву провели зарядковий полив. Слід зазначити, що ростові процеси у рослин з першими ознаками дефіциту вологи призупинились. А найвищу здатність протистояти посусі проявили рослини, насіння яких було оброблене органогенними БАР.
Встановлено, що гумінові препарати підвищують коефіцієнт засвоєння макро-, мікроелементів із ґрунту на 15–20% завдяки активізації всмоктувальних процесів кореневих волосків і перетворення важкодоступних елементів живлення на форми, що легше засвоюються. Посилення мікробіологічної діяльності та створення комфортних умов для проростання насіння є незаперечним доказом їхньої ефективності. Ще одним позитивним моментом такого агроприйому є факт структуризації води. Під час взаємодії з гуматами структура звичайної води наближається до структури талої, що також забезпечує швидше й глибше проникнення протруйника в насіння.
Низький запас вологи у ґрунті, суховії та різке підвищення температури часто призводять до так званої провокації сходів, коли насінина проростає, а паростки засихають. Причиною цього є явище розриву водно-капілярної системи, обривання капілярів ґрунту. Коли його вологість стає стабільно нижчою за вологість розриву капілярів, кореневий волосок, знаходячи обривок капіляру, швидко вичерпує з нього воду й відмирає. Тривалість функціонування кореневого волоска скорочується із 10–15 днів до трьох-чотирьох діб чи навіть декількох годин. Рослина вимушена створювати все нові й нові кореневі волоски для пошуку розривів капілярів із водою. Загальна довжина кореневих волосків однієї рослини сягає 3–4 км, і за нестачі вологи рослина має з великою періодичністю замінювати таку величезну поверхню. Тобто замість того, аби розвивати продуктивні органи, рослина витрачає енергію на компенсацію втрат, спричинених дефіцитом вологи. Обробка насіння гуміновими препаратами активізує роботу мітохондрій і клітинних мембран, що збільшує енергію проростання на 5–10% і прискорює появу сходів щонайменше на дві-три доби залежно від культури. Таким чином рослина швидше розвивається, водночас розвивається і коренева система. Завдяки цьому рослина має змогу «наздогнати» вологу, що відступає, й унеможливити описаний вище негативний процес.
Вивчаючи вплив обробки насіння гуміновими препаратами, ми простежили надзвичайно чітку тенденцію: посилений розвиток кореневої системи, що в умовах обмеженої й часто недостатньої кількості вологи має важливе значення.
Як бачимо, до загальновизнаних методів регулювання водного режиму (снігозатримання, мінімізація обробітку ґрунту, оперативність посіву, боротьба з бур’янами тощо) додається метод забезпечення раціональної системи мінерального удобрення.
Андрій Чумак, Інститут живлення рослин
Інформація для цитування
Особливості застосування мінеральних добрив у посушливих умовах/ А. Чумак // Пропозиція. — 2016. — № 12. — С. 68-74