Вплив пожнивних решток на систему живлення соняшнику

У зв’язку із залученням у кругообіг великих обсягів побічної продукції польових культур, а також зважаючи на високу вартість туків, співробітники наукової установи ІЗК НААН провели польові дослідження з вивчення покращення живлення рослин соняшнику за мульчувального обробітку ґрунту шляхом внесення розрахункових доз мінеральних добрив і використання післяжнивних решток попередника (пшениця озима).

Листостеблову масу попередника подрібнювали та рівномірно розподіляли поверхнею поля під час збирання врожаю. Обробляли ґрунт і загортали солому (після фонового лущення стерні) оборотним полицевим плугом на глибину 20–22 см (контроль), чизельним культиватором — на 14–16 см, плоскорізним комбінованим агрегатом — на 12–14 см, важкою дисковою бороною — на 10–12 см.

Схемою досліду передбачено три фони мінерального живлення:

— перший — без добрив;

— другий — N30P30K30;

— третій — N60P30K30.

Туки вносили навесні розкидним способом під передвисівну культивацію. Бур’яни контролювали за допомогою досходових гербіцидів із групи хлорацетамідів та розпушуванням міжрядь. Ґрунт дослідної ділянки — чорнозем звичайний важкосуглинковий із умістом в орному шарі: гумусу — 4,2%, нітратного азоту — 13,2 мг/кг, рухомих сполук фосфору та калію (за Чириковим) відповідно 145 та 115 мг/кг.

Мульчувальний обробіток ґрунту, який проводиться без обертання скиби та передбачає залишення на полі побічної продукції попередника, суттєво впливає на розвиток елементарних ґрунтових процесів, зокрема на азотний режим чорноземів. За мульчувального обробітку зростають ризики, пов’язані, насамперед, з так званою біологічною іммобілізацією азоту, ступінь прояву якої значною мірою залежить від тривалості застосування, погодних умов, кількості та фізико-хімічних властивостей післяжнивних решток, способу та глибини їхнього загортання в ґрунт.

Запровадження різних видів безполицевого обробітку на тлі великої кількості рослинних решток знижує швидкість мінералізації гумусу та гальмує перехід органічних азотних сполук у доступні рослинам неорганічні форми. На збіднених агрохімічних фонах це явище може призводити до азотного голодування рослин, негативного впливу на продуктивність культур сівозміни і спонукати до внесення компенсаційних доз мінеральних добрив.

У досліді перед сівбою соняшнику на фоні без добрив фактичний уміст нітратного азоту в орному шарі ґрунту був вищий на контрольному варіанті, де проводили оранку (15 мг/кг проти 12,4–14,3 мг/кг за мульчувального обробітку). З можливих причин цього явища найімовірнішою є відмінність топографії розміщення рослинних решток, різний ступінь перемішування і сепарації ґрунтової маси. За ідентичних вихідних умов мікробіологічна активність чорнозему у переважній більшості випадків зростає завдяки створенню гомогенного за родючістю орного шару, кращій аерації, рівномірному розподілу органічних речовин профілем ґрунту.

Якщо на природному фоні цю закономірність відстежували впродовж усього періоду досліджень, то на удобрених ділянках — тільки в перші два роки застосування мульчувального обробітку ґрунту. Як наслідок, у середньому за час спостережень кількість нітратів у шарі 0–30 см на ділянках, що піддавали оранці, чизелюванню та плоскорізному розпушуванню скиби, виявилась приблизно однаковою і становила за використання N30P30K30 — 16,4–16,8, а за внесення N60P30K30 — 19,6–20 мг/кг (табл. 1). За систематичного внесення післяжнивних решток і туків, загортання їх плугом або безполицевими комбінованими знаряддями негативна дія соломи на поживний режим ґрунту послаблюється або усувається повністю, тому що закріплений у попередні роки азот поступово стає доступним для рослин.

Водночас дисковий обробіток на глибину 10–12 см за вмістом азоту нітратів в орному шарі ґрунту поступався іншим варіантам досліду на 1,2–2,6 мг/кг. Тобто суттєвий вплив на інтенсивність нітрифікації мали не тільки способи обробітку ріллі, а й глибина загортання соломи в ґрунт.

Спричиняти погіршення умов живлення рослин соняшнику в цьому випадку можуть такі чинники.

По-перше, на поверхнево розпушених фонах (особливо за розкидного способу внесення туків) посилюється іммобілізація азоту добрив, яка через включення його до складу біомаси мікроорганізмів і їхніх метаболітів, а також продуктів розпаду мікробного білка може становити 30% і більше.

По-друге, локалізація мінеральних добрив у відносно малому об’ємі ґрунту підвищує втрату лужноземельних основ і сполук азоту, що поряд із постійним впливом атмосферних і техногенних факторів призводить до підвищення дисперсності твердої фази у верхній і деструктивного процесу гумусоутворення — в нижній частині орного шару.

По-третє, за глибини основного обробітку 8–12 см через посилення денітрифікаційних процесів збільшуються втрати азоту в газоподібній формі, а також стримується мобілізація нітратів.

Одним із пояснень цього факту є негативна реакція нітрифікаторів на підкислення ґрунту. Стимулює розвиток денітрифікуючих бактерій і обумовлює додаткові втрати N-NO₃ за мілкого обробітку також підвищена вологість шару 0–10 см пізно восени та навесні. Нарешті, загортання добрив у поверхневий шар ґрунту навіть за незначної хвилястості рельєфу створює реальну загрозу відчуження поживних речовин шляхом ерозійних процесів.

Установлено, що застосування мінеральних добрив у дозі N30P30K30 та N60P30K30 на тлі загортання в ґрунт подрібненої соломи призводило до зростання кількості нітратів в орному шарі навесні відносно неудобреного фону відповідно на 1,4–2,8 і 4,7–5,9 мг/кг. Більші розбіжності між цими варіантами притаманні рокам, які характеризувалися стрімким наростанням температурного режиму повітря в квітні, а також ділянкам із мульчувальним обробітком, де синтетичний азот спрацював як своєрідний каталізатор нітрифікаційних процесів.

У часовому проміжку «сівба — цвітіння соняшнику» відбулось зменшення вмісту N-NO₃ в орному шарі ґрунту на фоні без добрив із 12,4–15 до 9,7–11,9 мг/кг, із внесенням туків — із 15,2–20 до 11,2–13 мг/кг. У першому випадку різниця між способами обробітку на користь оранки зберігалась, а в другому — значною мірою нівелювалась. З початком періоду максимального споживання азоту (фаза утворення кошика) спостерігали деяке гальмування нітрифікації за полиневого обробітку і підсилення процесу — за мульчувального, особливо чизельного, який забезпечує відносно глибоке (порівняно з дискуванням та плоскорізним розпушуванням скиби) перемішування післяжнивних решток із ґрунтом, а також створює кращі водно-фізичні умови для діяльності мікробної популяцій. Чіткіше ця тенденція проявлялась у сприятливі роки, менше — в роки із посушливою погодою у червні-липні за відсутності належних передумов у цей період для трансформації органічної речовини і ремобілізації азоту. Аналогічна закономірність зі збереженням середніх показників на рівні попереднього визначення (фаза цвітіння) відмічена й перед збиранням урожаю.

Значення фосфору в життєдіяльності рослин соняшнику багатогранне.

Оптимізація фосфорного живлення, особливо на початку вегетації, сприяє формуванню добре розвиненої кореневої системи, економному витрачанню наявної ґрунтової вологи. Натомість нестача достатніх запасів рухомих фосфатів у період сходів — утворення кошика призводить до затримання розвитку рослин, зменшення їхньої висоти, кількості утворених листків і квіток. Оскільки близько 75% засвоєного фосфору міститься саме в насінні, практично весь він виноситься з поля із формуванням урожаю, чим і пояснюється потреба в його відновленні.

За нашими даними, вміст кислоторозчинних сполук фосфору в орному шарі ґрунту був на рівні підвищеної та високої забезпеченості (129–162 мг/кг). А абсолютні їхні величини за строками визначення мали близьке значення. Однак в окремо взяті роки динаміка змін кількісних показників виявилась різною. До прикладу, за дуже сприятливих гідротермічних умов упродовж вегетаційного періоду вони мали тенденцію до зростання, попри використання елементу живлення рослинами культури. Це зумовлено як внесенням мінеральних добрив, так і розвитком мікробіологічних процесів, які підтримували високий рівень мінералізації органічної речовини. У період цвітіння — повна стиглість насіння, коли темпи надходження Р₂О₅ в рослини дещо уповільнюються, спостерігали зростання вмісту фосфатів у ґрунті до найвищої позначки (148–176 мг/кг).

У посушливі роки за час від сівби до цвітіння соняшнику із шару 0–30 см було використано 10–15, а від цвітіння до збирання — 5–10 мг/кг рухомих фосфатів. Незначні обсяги їхнього споживання дають підстави зробити висновок, що за наявності певної кількості залишкової ґрунтової вологи у першій половині вегетації процеси поглинання фосфору урівноважувались процесами його мобілізації, а за повного зневоднення орного шару рослини використовували макроелемент із підорних горизонтів.

Згідно з усередненими значеннями за оранки перед сівбою соняшнику в шарі 0–30 см містилось 142–158, у фазі цвітіння — 139–162, у фазі повної стиглості насіння — 136–155 мг/кг Р₂О₅ (табл. 2). За застосування чизелювання та плоскорізного розпушення ці величини відповідно до зазначених строків визначення дорівнювали 137–153, 143–156 і 140– 150 мг/кг. Тобто використання вказаних способів мульчувального обробітку не призводило до погіршення фосфатного режиму чорнозему звичайного як на удобреному, так і неудобреному фонах.

За проведення дискування відмічено стійку тенденцію до зменшення кількості рухомого фосфору в орному шарі відносно контролю, що може бути пов’язано з послабленням біологічної активності ґрунту та вірогідністю закріплення Р₂О₅ (аналогічно азоту) мікроорганізмами під час розкладання соломи. Надмірна мінімізація глибини основного обробітку ґрунту (10–12 см) посилювала диференціацію орного шару за вмістом поживної речовини. Якщо на фоні оранки відносний процентний розподіл її перед сівбою олійної культури у шарах 0–10, 10–20 і 20–30 см (фон N60P30K30) мав співвідношення 35:33:32, то на задискованих ділянках — 39:32:29. За окремими позиціями відстежувались закономірності, притаманні усім рокам досліджень. Так, застосування мінеральних добрив у дозі N30P30K30 сприяло підвищенню кількості рухомих фосфатів в ґрунті перед сівбою соняшнику за полицевого обробітку на 11 мг/кг, за мульчувального — на 10–14 мг/кг, а за внесення N60P30K30 — відповідно на 16 та 13–17 мг/кг. На удобрених ділянках більше фосфору використовували посіви на фонах із унесенням підвищеної дози азоту N60P30K30 у результаті формування тут значної вегетативної маси і прибавки врожайності насіння. На неудобреному фоні споживання фосфору зростало переважно за оранки, на удобреному — за чизельного та плоскорізного обробітку, що відповідає особливостям ростових процесів культури й рівню продуктивності посівів соняшнику.

Вміст калію в орному шарі ґрунту, на відміну від рухомого фосфору, істотно знижувався в міру його споживання рослинами: зі 134–160 мг/кг (висока забезпеченість) перед сівбою олійної культури до 94–112 мг/кг (підвищена забезпеченість) на час збирання врожаю. Основна частка K₂O (72–81) була використана до цвітіння рослин у період їхнього інтенсивного росту та розвитку.

Стосовно впливу окремих агроприйомів на калійним режим чорнозему були виявлені закономірності, типові для фосфатів, а саме: не було суттєвої різниці в показниках між варіантами полицевого, чизельного та плоскорізного обробітку ґрунту; зниження кількості обмінного калію в орному шарі за мілкого дискування, порівняно з контролем, у довисівний період на 7–10 мг/кг; різниця щодо пошарового відсоткового співвідношення K₂O у варіанті з оранкою (38:34:28) і дисковим обробітком ріллі (41:34:25) (весна, фон N60P30K30). Відмічено також сталу тенденцію покращення на удобреному фоні забезпеченості посівів рухомими сполуками калію впродовж усієї вегетації соняшнику і вищий рівень використання цього елемента за внесення туків із підвищеною дозою азоту.

Ефективність добрив за застосування мульчувального (безполицевого) обробітку під соняшник визначається низкою чинників, основними з яких є: ґрунтово-кліматичні умови; дози, строки та способи удобрення; кількість і хімічний склад післяжнивних решток попередника; біологічні особливості культури (потреба в елементах живлення і продуктивність їхнього використання, характер надходження поживних речовин із ґрунтового розчину, тривалість вегетаційного періоду, структура рослин та їхніх кореневих систем, здатність засвоювати важкорозчинні сполуки тощо).

За мульчувального обробітку, особливо на фоні використання усієї побічної продукції попередників, досить складно забезпечити азотне живлення соняшнику. Розвиток негативних явищ (гальмування ростових процесів, пожовтіння листків, зниження врожайності насіння) часто обумовлений закріпленням азотних сполук ґрунту мікроорганізмами, які розкладають післяжнивні рештки. Задля усунення депресивного впливу останніх на рослини рекомендують вносити компенсаційний азот (8–12 кг/т) під час виконання фонового лущення стерні. Проте ще не до кінця з’ясовано питання доз, строків і способів застосування добрива залежно від умов зволоження та родючості ґрунту, рельєфу поля, властивостей побічної продукції тощо.

Нагальною залишається також проблема економічної доцільності застосування агроприйому.

Так, у досліді Кіровоградського інституту АПВ (А. Андрієнко, О. Андрієнко), проведеному на фоні N40P40K40, мінімізація обробітку ґрунту в технології вирощування олійної культури після озимої пшениці без вивезення побічної продукції з поля забезпечила стабільний урожай насіння (2,5 т/га) і не призводила до його зниження порівняно із застосуванням зяблевої оранки. Розсіювання соломи поверхнею ґрунту з використанням компенсаційної дози азоту (N10 на 1 т листостеблової маси) сприяло підвищенню врожайності (1,4–1,5 ц/га), однак ця прибавка не окупається додатковими витратами на аміачну селітру, що негативно впливає на рентабельність виробництва.

Слід враховувати, що невикористаний восени додатковий азот за певних умов може піддаватись денітрифікації або мігрувати із низхідними потоками води. Якщо в посушливі роки вертикальне переміщення нітратів не перевищує позначки 50 см, то у вологі — вони транспортуються на глибину до 1,5 м залежно від кількості й характеру опадів у осінньо-зимовий період, гранулометричного складу ґрунту, способів його обробітку. Причому азот, який мігрує глибше ніж на 1 м, засвоюється рослинами тільки після використання ними вологи з верхніх шарів ґрунту і наступного її надходження капілярами з нижніх горизонтів до поверхні.

За результатами пошукового дослідження: після загортання в ґрунт 6 т/га подрібненої соломи пшениці озимої (фонове дискування на глибину 6–8 см) — на ділянках без унесення компенсаційного азоту кількість нітратів у орному шарі протягом 60 днів (26 липня — 23 вересня) зросла з 10,1 до 14,7 мг/кг, на поліпшеному агрофоні (N60) — із 10,1 до 19 мг/кг. Це свідчить, що в разі залучення до кругообігу побічної продукції пшениці на чорноземах із високим умістом гумусу, рухомого фосфору й обмінного калію ризик іммобілізації N-NО₃ з ґрунту в післяжнивний період навіть без застосування додаткового мінерального добрива — мінімальний.

Упродовж пізньоосіннього, зимового і ранньовесняного періодів (жовтень — березень) і за надходження 256,4 мм атмосферних опадів на фоні без внесення аміачної селітри орний шар ґрунту втратив 10,7 кг/га (19,8%) нітратного азоту. На удобрених варіантах ці показники досягали позначки відповідно 21,9 кг/га та 31,5 % (табл. 3). За реакцією на добрива соняшник загалом належить до слабкочутливих культур, однак ця властивість не є постійною і може варіювати зі зміною зовнішніх умов, сортового та гібридного складу. Згідно з даними Географічної мережі дослідів із добривами на звичайних чорноземах України, від внесення N60P60 середня прибавка врожаю насіння становила 3,5 ц/га, а в окремих випадках досягала 5–7 ц/га.

У нашому експерименті внесення N30P30K30 на тлі загортання в ґрунт подрібненої соломи дало змогу отримати додатково щодо контрольного варіанта (загортання побічної продукції без туків) у середньому за період досліджень 1,7–3 ц/га насіння. Збільшення в складі комплексного удобрення частки азоту (N60P30K30) забезпечувало надбавку основної продукції в кількості 2,8–4,4 ц/га. Найвищі показники прибавки врожаю були зареєстровані у сприятливі роки (3,3–5,5 ц/га), коли внесені під передвисівну культивацію синтетичні добрива довгий час перебували у вологому ґрунті й ефективно використовувались За упродовж тривалого періоду, що сприяло формуванню високої врожайності соняшнику.

Найменшу прибавку врожаю насіння від мінеральних добрив (1,7–2,8 ц/га) отримано за полицевого, найбільшу (2,8–4,4 ц/га) — за чизельного та плоскорізного обробітків ґрунту. Варіант із дискуванням ґрунту за цим показником займав проміжне місце. Зважаючи на менший уміст N-NO₃ в ґрунті неудобрених ділянок на мульчувальному агрофоні, внесення «свіжого» азоту тут перед сівбою олійної культури суттєво посилювало інтенсивність його надходження в рослини у перші три-чотири тижні від початку вегетації, що прискорювало обмінні процеси та в підсумку позитивно впливало на окупність добрив додатковим урожаєм основної продукції.

Фосфорні сполуки вивільняються із внесених добрив повільніше, ніж азотні, рухомість P₂O₅ незначна, тому вона зосереджується переважно в місці загортання туків (шар 0–10 см). Водночас бокове коріння соняшнику, який вирощують із застосуванням мульчувального обробітку, повніше освоює (порівняно з оранкою) саме верхню частину орного шару. Більша щільність розповсюдження кореневої системи на одиницю об’єму ґрунту, а також достатньо висока зволоженість його в зоні локалізації туків створюють кращі умови для засвоєння рухомого фосфору на початкових етапах розвитку рослин, що є вагомим аргументом на користь зростання ефективності комплексних мінеральних добрив у варіантах чизелювання та плоскорізного розпушування скиби.

В. Судак, А. Горбатенко, В. Чабан, кандидати с.-г. наук

С. Семенов, Т. Колбасіна,

ДУ Інститут зернових культур НААН України

Журнал «Пропозиція», №6, 2020 р.