Стратегія та особливості внесення азотних добрив під озиму пшеницю

Пшениця озима займає провідне місце в структурі посівних площ України. Останніми роками загальна площа її вирощування сягає 6–9 млн га. У науково обгрунтованій системі удобрення пшениці важливо враховувати основні закономірності у споживанні рослинами елементів живлення в процесі вегетації.

М. Мірошниченко, О. Доценко,
Ю. Савченко, Є. Гладкіх, С. Галушка

Ця культура є вираженим азотофілом і використовує для формування врожаю значну кількість азоту. Восени, за сприятливих умов вирощування, вона засвоює від 20–30%  усього спожитого за вегетацію азоту. Решту — 70–75%  — рослини використовують у весняно-літній період. В умовах нестачі азоту на ранніх етапах органогенезу листки набувають блідого жовто-зеленого забарвлення. Дефіцит азоту на  ІІІ етапі органогенезу обмежує формування колосків у колосі, на  V — знижує кількість квіток у колосі, на VІІ–ІХ — негативно позначається на виповненості та якості зерна. Азотне голодування, починаючи з фази колосіння, особливо за високого рівня врожаю, спостерігається навіть у озимих, висіяних після чорного пару.
Традиційними для України засобами забезпечення живлення рослин азотом є тверді форми добрив: аміачна селітра, карбамід, сульфат амонію, які зазвичай вносять урозкид. Однак у світі та в Україні ефективність використання посівами зернових азоту із мінеральних добрив достатньо низька і не перевищує 33%. У зв’язку з цим підвищення ефективності застосування азотних добрив є важливим напрямом зростання врожаю зернових культур та поліпшення якості зернової продукції.

   Основне внесення азотних добрив, як правило, не застосовують через ризик переростання посівів, погіршення їхньої зимостійкості та непродуктивних втрат азоту за вимивання. Для зменшення непродуктивних втрат азоту з добрив відомі такі технологічні прийоми, як дражирування гранул інертними матеріалами (сіркою, воском), капсулювання полімерним покриттям (наприклад карбамідформальдегідною смолою), введення азоту до складу сполук із відносно низькою розчинністю або додавання до хелатів. Покриття гранул добрив тонкою плівкою із незнач­ною проникністю дає змогу істотно подовжити термін їхньої дії у грунті, зменшити здатність до злежування та гігроскопічності, а також вирішити питання транспортування добрив насипом.
Разом із тим, одним із найперспективніших рішень у вдосконаленні системи живлення посівів озимої пшениці азотом є розширення площ застосування рідких форм азотних добрив, зокрема безводного аміаку, що підвищить ефективність використання азоту з грунту та запобігатиме нецільовим втратам цього елемента. Це пов’язано з тим, що амоній, у який перетворюється аміак під час внесення у грунт, фіксується грунтовими колоїдами і не вимивається з інфільтраційною вологою. Локальне розміщення азотних добрив нижче поверхні грунту сприяє тривалішому збереженню азоту, а також його повнішому використанню рослинами. Зі зменшенням загальної кількості опадів у весняно-літній період, що спостерігається  останніми роками в усіх регіо­нах України, ефективність поверхневих підживлень посівів озимини знижується. Тому одноразове внесення під основний обробіток грунту безводного аміаку на певну глибину може істотно підвищити ефективність використання азоту озиминою завдяки його кращій позиційній доступності та підвищеній вологості цього шару.
Дослідження, проведені на посівах пшениці озимої сорту Богдана протягом вегетаційного періоду 2012/13 р. на базі демонстраційно-дослідного поля Лох­вицької філії ПрАТ «Компанія “Райз-Максимко”» (Полтавська обл.), показують, що, на відміну від внесення аміачної селітри врозкид, у зоні внесення безводного аміаку створюється осередок концентрації мінерального азоту, який знаходиться переважно в амонійній фор­­­­­­­­­­­­мі (на час відновлення весняної ве­­гетації співвідношення NH4:NO3 дорівнювало 1,7:1, тоді як за внесення аміачної селітри становило лише 1:1,4).
Завдяки цьому за внесення безводного аміаку загальний вміст мінерального азоту в орному шарі грунту зберігається вищим до кінця вегетації озимої пшениці, а його вимивання з профілю грунту є меншим, ніж у варіанті з аміачною селіт­рою. Облік врожайності зерна озимої пше­­­­­­­ниці показує практичну рівноцінність обох досліджуваних форм добрив за основного обробітку шляхом дискування та перевагу застосування без­­­­­­­­­­­­­­­вод­ного аміаку на фоні оранки (табл. 1).
Прибавка врожаю від внесення
100 кг/га азоту у вигляді рідкого аміаку та окупність 1 кг д. р. була в 1,5–1,9 раза вищою порівняно із аміачною селітрою. Однак слід пам’ятати, що систематичне застосування фізіологічно кислого безводного аміаку веде до подальшого підкислення грунту й у кінцевому результаті може призвести до зниження врожайності культур, що випливає також із багаторічного закордонного досвіду.
   Зональна специфіка та біогенні чинники підживлення пшениці. Спеціалістам господарств, починаючи з осіннього припинення вегетації, необхідно періодично проводити обстеження полів з метою оцінки стану посівів та розробки стратегії їхнього підживлення навесні, що залежить від етапу онтогенезу рослин, кількості вже сформованих бічних паростків, строку відновлення вегетації та грунтово-кліматичних умов.
Підживлення зріджених посівів з випадінням понад 50% загальної площі проводити не рекомендується. За високої ймовірності пересівання азотні добрива краще вносити під культуру, яка замінить озимину.
На посівах із задовільною густотою стояння рослин, які знаходяться у фазі шильця або на початковій стадії кущення, потрібно провести підживлення азотом по мерзлоталому грунту для стимулювання ростових процесів і розвитку кореневої системи. Для ранньовесняного підживлення таких посівів краще використовувати аміачну селітру, оскільки застосування КАС на ранніх етапах розвитку рослин може ви­­кли­­кати некрози через нездатність  повною мірою засвоїти азот та хімічно зв’язати аміак. На посівах, пошкоджених морозом, доза азоту збільшується до 70–80 кг/га. Необхідність проведення подальшого прикореневого підживлення визначається за результатами моніторингу густоти стояння рослин і запасів мінерального азоту в грунті.
Весняне підживлення добре розкущених посівів пшениці озимої за середнього та пізнього відновлення вегетації у зонах із достатньою кількістю опадів (Правобережний та За­­хідний Лісостеп, Полісся) доцільно проводити рівними частинами у два строки: по мерзлоталому грунту та прикоренево у фазі кущення. У зонах більш ризикованого землеробства (Лівобережний Лісостеп та Степ), зважаючи на часті весняні посухи, підвищується роль ранньовесняного підживлення для забезпечення оптима­льного азотного живлення рослин відразу після відновлення їхньої вегетації та кращого використання осін­ньо-зи­мо­­вих запасів вологи. У цих регіонах норма азоту під час  поверхневого підживлення по мерзлоталому грунту має становити 2/3 від запланованої, решту добрив (1/3 норми) можна застосовувати прикоренево.
За умов раннього відновлення вегетації на добре розкущених посівах пшениці озимої, які розміщені після парових і зернобобових попередників та нор­­­мально перезимували, підживлення азотом по мерзлоталому грунту може активізувати додаткове кущення та фор­­­мування підгону, що знижує ефективність використання добрив та врожайність зерна. У такому разі рекомендується перенести весняне азотне підживлення на кінець фази кущення (IV етап органогенезу, за Ф.М. Куперман).
Норма внесення азотних добрив у весняне підживлення визначається ба­­га­тьма факторами (попередник, стан посівів, рівень основного удобрення) і, перш за все, запасами мінерального азо­ту в грун­­ті. Зазвичай на час відновлення ве­­ге­­тації запаси мінеральних сполук азо­­­ту в шарі грунту 0–60 см на посівах пшениці після непарових попередників знаходя­ться на низькому та дуже низькому рівнях, із коливаннями від 40 до 80 кг/га. Для нормального росту і розвитку рослин їх необхідно збільшити до 140–160 кг/га, тому переважна частина посівів навесні потребує додаткового азотного живлення (табл. 2).
Винятком можуть бути окремі, удоб­рені восени, посіви після чорного пару або багаторічних трав, проте частка цих попередників у структурі посівних площ України незначна. Засто­су­вання середньої норми азотних добрив на всіх полях господарства значно знижує ефективність цього агрозаходу. Багаторічні дослідження у господарствах Харків­щини свідчать, що навіть за однакових попередників запаси мінерального азоту в грунті на окремих полях можуть різнитись у два-три рази. Визначення запасів азоту після припинення осінньої вегетації дає змогу перейти від внесення середньої норми азотних добрив на всіх полях господарства до диференційованого підживлення, залежно від рівня реальної забезпеченості грунту, що значно (на 10–20%) підвищує ефективність удобрення, змен­шує непродуктивні втрати азоту та дає можливість додатково одер­­жати 150–250 грн з кожного гектара посівів. По суті, це є першим, найпростішим, кроком на шляху до точного землеробства. Окрім того, впродовж вес­ня­но-літньої вегетації можна проводити корегування азотного живлення рослин за результатами рослинної екс­прес-діаг­но­стики на різних етапах органогенезу. Важливою перевагою цього методу є простота і швидкість виконання, що дає можливість проводити масові обстеження в польових умовах без будь-яких додаткових засобів.

   Форми азотних добрив. Для ранньовесняного підживлення озимих зернових культур рекомендується застосовувати аміачну селітру або карбамідо-аміачну суміш (КАС). Рідка форма суміші має низку переваг перед твердими азотними добривами завдяки механізації процесів транспортування, зберігання та більш рівномірного внесення в грунт. Проте на посівах у фазі шильця застосування КАС може бути ризикованим. Рано навесні КАС застосовують у чистому вигляді, без розбавлення водою, обприскувачами, обладнаними дефлекторними форсунками, що забезпечують внесення добрива у вигляді крупних крапель. У разі застосування КАС марки 32 у день підживлення температура повітря має бути не нижче 0°С, оскільки за температури  2°С відбувається кристалізація розчину добрива. Для застосування в період з від’єм­ними значеннями температури повітря краще використовувати КАС марок 30 та 28 з температурою кристалізації  -9 та -17°С, відповідно.
У весняне підживлення для одержання високої прибавки врожаю зерна пшениці озимої пріоритет слід надавати аміачній селітрі та КАС перед суль­фа­­том амо­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­нію. За нашими даними, ефек­­тив­ність дворазового їхнього застосування у нормі 51 кг/га д. р. на початку відновлення вегетації та у фазі кущення виявилася на 4–10% вищою за внесення еквівалентної норми азоту у вигляді сульфату амонію. Це пов’я­зано із тим, що верхній шар грунту навесні, як правило, бідний саме на нітратні форми азоту, і рослини краще реагують на до­­даткове їхнє внесення. Крім того, амонійні добрива локалізуються безпосередньо у місцях внесення і менш до­­ступні після відновлення вегетації посівам із слаборозвиненою кореневою системою.
Карбамід застосовувати у ранньовесняне підживлення доцільно тільки за умови денного відтавання поверхневого шару грунту для зв’язування амідного азоту з вологою для запобігання його втраті в процесі перетворення на карбонат амонію у вигля­­­ді аміаку.
За прикореневого підживлення можна вносити як аміачну селітру, так і карбамід. Іншим способом підживлення посівів озимини у фазі кущення, ко­­­­­­­ли температура повітря не перевищує 10°С, є застосування КАС без розведення водою обприскувачами, обладнаними дефлекторними форсунками. За умов весняної посухи досить ефективним є використання агрегатів для внутрішньогрунтового внесення рідких мінеральних добрив, у тому числі КАС.
   Ефективність застосування сірковмісних добрив під пшеницю озиму. Відомо, що сірка за своїм фізіо­лого-біологічним значенням знаходи­ться в одному ряду із азотом, фосфором і калієм як один із основних елементів живлення рослин. Однак за не­­ви­­­­сокого рівня врожайності споживання рослинами сірки, як правило, компенсується процесами вивільнення її з мінеральних і органічних сполук грунту, а також привнесенням із атмосферними опадами і добривами. Тому внесення сірки раніше мало переважно ви­­падковий характер, вона потрапляла в грунт безсистемно у складі деяких фосфорних, азотних і ка­­лійних добрив як баласт. Норму її внесення не планували, а отриманий ефект відносили на рахунок основних поживних речовин. На сьогодні баланс сірки в грунтах іс­­тотно погіршився внаслідок зниження обсягів промислових викидів у атмосферу, застосування висококонцентрованих добрив і збільшення рівня врожайності. Зокрема, у південних штатах США після виключення сір­ки зі скла­­­­­ду добрив, симптоми її дефіциту проявлялись на легких грунтах через два-три роки, на глинистих — че­­рез сім-дев’ять. Прогнозується, що до 2020 р. надхо­джен­ня оксидів сірки із атмосфери знизиться ще на 15–30%.
Останнім часом спостерігається підвищений інтерес агровиробників до сульфату амонію як добрива для проведення ранньовесняних підживлень. Добрі результати дає підживлення озимих ріпаку та пшениці по мерзлоталому грунту, особливо на землях легкого гранулометричного складу. Однак чи буде настільки ефективним цей агрозахід на чорноземах типових важкого гранулометричного складу, які мають великі валові запаси сірки в органічній речовині і високу нітрифікаційну ак­­тив­­ність, що зумовлює досить швидке вивільнення цього елемента у весняний період? На жаль, подібних досліджень вкрай мало, а в публікаціях про ефективність сульфату амонію переважає інформація рекламно-комер­цій­ного характеру.
Дослідження впливу внесення сульфату амонію в підживлення пшениці озимої на умови сірчаного живлення, врожайність і якість зерна проводили у 2013– 2014 рр. на території дослідного поля ХНАУ імені В. В. До­­ку­­­­чаєва, Слобожанського дослідного поля ННЦ «ІГА імені О. Н. Соко­лов­ського» і в ТОВ «Агросет». Всі об’єкти досліджень розміщені у межах Хар­ків­ської області.
Вміст рухомої сірки в орному шарі грунту виявився дуже мінливим протягом вегетаційного періоду, а споживання її рослинами пшениці залежало від біологічних особливостей сорту і умов зовнішнього середовища, що визначали глибину промочування грунту в осінньо-зимовий період і інтенсивність мінералізаційних процесів — у весняний. Внаслідок високої міграційної здатності водорозчинних сульфатів, що переважають у пулі сполук рухомої сірки, на ранніх стадіях відновлення вегетації зазвичай спостерігається зменшення її вмісту в орному шарі шляхом переміщення вниз за профілем. Перед внесенням сульфату амонію вміст рухомих сполук сірки в орному шарі грунту на дослідному полі ХНАУ був лише 1,2±0,5 мг/кг, а у ТОВ «Агросет» — 0,75±0,15 мг/кг, що набагато нижче оптимального. Надалі, внаслідок переважання висхідних водних потоків і вивільнення сірки в процесі мінералізації органічної речовини, вміст її рухомих сполук збільшується (табл. 3).
Як видно із даних, наведених у таблиці, застосування сірковмісних добрив у ранньовесняне підживлення істотно збільшує вміст сульфатів у грунтовому розчині протягом активної вегетації рослин і ця позитивна дія простежується аж до фази наливання зерна. Зменшення вмісту рухомої сірки в грунті після закінчення вегетації пшениці озимої пов’язано із згасанням процесів сульфофікації і засвоєнням її рослинами. Азотні добрива сприяють ак­­­тивізації цих процесів, оскільки посилюють мінералізацію органічної речовини, тим самим збільшуючи вміст мі­­нерального азоту в грунті. Процес сульфофікації відбувається одночасно з про­­­цесом мінералізації, тому під дією азотних добрив вміст рухомих сполук сірки може збільшуватися.
Отже, вміст рухомих сполук сірки в чорноземах типових Лівобережного Лісостепу України можна оцінити як дуже низький. У зв’язку із вираженою сезонною динамікою вмісту рухомої сірки за профілем грунту і вимиванням її з орного шару в осінньо-зимовий пе­­ріод, доцільно визначати її запаси в мет­­ровому або 60-сантиметровому шарі. Цей показник більш стабільний у часі і досить добре відображає забезпеченість грунту в цілому. У 2013 р. за підживлення по мерзлоталому грунту в господарстві «Агросет» більшу прибавку врожаю пшениці озимої — 21–42% забезпечило застосування аміачної селітри (табл. 4).
На дослідному полі ХНАУ спостерігається інша тенденція — дещо кращий (у межах помилки досліду) ефект мало внесення сульфату амонію. Хоча різниця в результатах цих двох дослідів може бути обумовлена відмінністю вирощуваних сортів пшениці, на нашу думку, основною причиною розбіжностей є різний термін внесення добрив.
Цей висновок підтверджується результатами досліду 2013 р. на Слобожанському дослідному полі, схема якого передбачала різне комбінування сульфату амонію і аміачної селітри у перше і друге підживлення озимини. Найефективнішим поєднанням виявилося внесення аміачної селітри по мерзлоталому грунту та сульфату амонію прикореневим способом, що додатково забезпечило врожай зерна 3,16 т/га з умістом сирої клейковини 23,0% (табл. 5).
Заміна аміачної селітри у перше підживлення на сульфат амонію істотно зменшила врожайність та погіршила якість продукції. Вибір форми добрив для другого підживлення, навпаки, практично не позначився на врожайності та якості зерна. За резу­льтатами досліджень 2014 р., надходження додаткової кількості сірко­вмісних сполук у вигляді сульфатів мало певний позитивний вплив лише на якість продукції.
Таким чином, лімітуючим фактором у підвищенні продуктивності посівів пшениці за одностороннього внесення лише азотних добрив слід визнати не низький рівень умісту рухомих сполук сірки в орному шарі чорнозему, а низький вміст мінерального і, в першу чергу, нітратного азоту. Вміст мінеральних сполук азоту в грунті на дослідному полі ХНАУ перед внесенням мінеральних добрив не перевищував 11 мг/кг (із них NO3 — 2–4 мг/кг), на Слобожансь­ко­­му дослідному полі — 10  (5–6) і в ТОВ «Агросет» — 14 мг/кг (6–8 мг/кг). Своєчасне усунення цього дефіциту дає змогу настільки інтенсифікувати фізіологічні процеси, що навіть у фазі наливання зерна вміст хлорофілу в листках
і оцінка його рівня за приладом
SPAD-502 Plus були значно вище на всіх варіантах із застосуванням аміачної селітри (табл. 6).
За сприятливих агрометеорологічних умов 2014 р. на фоні поліпшеного фосфорного живлення рослин та, відповідно, зростання їхньої продуктивності спостерігався лімітуючий ефект від нестачі сірки. Так, застосування аміачної селітри та амофосу в дозі N103Р52 сприяло одержанню 74,5 ц/га зерна. Внесення аміачної селітри та комплекс­ного добрива Суперагро, збагаченого сіркою, у дозі N103Р52S22 забезпечило зростання врожайності на 5%, до
78,3 ц/га. Отже, роль сірки особливо зростає у роки з оптимальними умовами вологозабезпечення за інтенсивних технологій вирощування, коли рослини у повному обсязі забезпечені азотом, фосфором і калієм.
Ефективність азотного підживлення підвищується за внесення мікро­елементів, насамперед молібдену та марганцю, які беруть участь у синтезі білків, а також міді та цинку. Особливо важливе корегування мікроелементного живлення рослин за затяжної прохолодної весни, а також за екстремально спекотних та посушливих періодів протягом вегетації. Застосування мікроелементів зазвичай поєднюють із обробкою посівів засобами захисту рослин.
Викладений комплекс агрохімічних заходів є основною схемою регулювання азотного живлення пшениці озимої, що забезпечує найменший ризик непродуктивних втрат цього елемента та найвищий рівень окупності додаткових витрат на мінеральні добрива.