Азотное питание растений.
Формула расчета урожайности по азоту
Ут/га=(Nс+Nнт+Nф)*Кп /Вк
У- урожайность
Nс— стартовый азот
Nнт— азот за счет текущей нитрификации
Nф — азот за счет фиксации клубеньковыми бактериями
Кп— коэффициент пользования из почвы (кип)
Вк — вынос культур
Стартовый азот является фиксированным значением, и вы получаете следующие данные: низкое, среднее и высокое содержание.
Азот за счет текущей нитрификации копится по вегетации вашей культуры.
Пример: вы черпаете из колодца воду, но он постоянно за счет грунтовых вод пополняется. Азот действует точно так же, культура постоянно его потребляет в течение вегетации, но азот за счет почвенных процессов пополняется.
Азоту для этого нужен ряд факторов, о которых будем говорить в следующих темах, касающихся нитрификации.
Нитрификационная способность почвы:
У каждой культуры своя потребность в азоте и свой вынос (хозяйственный вынос основной продукции с учетом побочных, солома учитывается). Коэффициент пользования из почвы в основном составляет 70% (0,7)
После умножения всех составляющих азотного питания на коэффициент использования, нужно делить на вынос культур.
Круговорот азота.
В почве есть органическое вещество или так называемый гумус. Минерализация гумуса происходит за счет микроорганизмов, которые являются живыми и им необходима влага для существования, тепло для жизнедеятельности, а так же почвенные микроорганизмы реагируют на наличие кислорода и его отсутствие. Если исключить хоть один из данных факторов, то все процессы нарушаются.
Первым происходит процесс аммонификации, в результате чего образуется аммонийная форма азота и ее образование происходит, как в аэробных, так и анаэробных условиях. Оптимальная температура для микроорганизмов – плюсовая, при этом, до 10 градусов очень неактивно происходят микробиологические процессы в почве, а после 10 градусов происходит интенсивное нарастание, до 30 градусов, после же идет на снижение, так как высокие температуры тоже плохо влияют на жизнедеятельность микроорганизмов.
В месте, где органическое вещество подверглось аммонификаторам, там эта аммонийная форма прикрепилась к почвенно-поглощающему комплексу. Эта форма азота доступна растениям, в больших же концентрациях вызывает интоксикацию растений. Но природой настолько все предусмотрено, что пока корни растений добираются до аммонийной формы, данная форма уже включается в процесс нитрификации. Поэтому данную форму азота не стоит использовать в формулах по азотному питанию.
Процесс нитрификации происходит только при наличии кислорода. Изначально образовывается определенное количество нитритов и вода. Нитриты – очень не стабильная форма кислорода, поэтому при наличии кислорода, она очень быстро переходит в нитратную форму. Нитратная форма – это анион, а анионы располагаются в почвенном растворе и не прикрепляются к почвенно-поглощающим комплексам. Поэтому нитратная форма, легкодоступная форма азота, которая в почвенном растворе спокойно передвигается при изменении концентрации и так далее, а аммонийная форма только при непосредственном контакте с корнями потребляется, то есть корень с почвой соприкоснулся и потребил аммонийную форму.
В большинстве регионов нитратная форма является диагностической, но она имеет свои минусы (может промыться ниже корнеобитаемого слоя, если в почве будет отсутствовать кислород, но присутствовать нитраты, то включаются денитрификаторы, которые превращают нитратную форму в окись, закись азота, которые просто улетучиваются в воздух).
Расчет накопления азота из гумуса почвы.
Искомым показателем является размер текущей нитрификации (сколько азота копится по вегетации культуры), этот показатель зависит от органического вещества почвы (гумуса). Количество гумуса в почвах разное, по почвенно-климатическим зонам, даже в пределах одного хозяйства по разным полям разное содержание гумуса.
Примерная градация гумуса:
- 3%- степная зона
- 5% — южная лесостепная зона
- 7% — северная лесостепная зона
Количество влаги растет от степной зоны к северной лесостепной. По температуре же наоборот растет от северной лесостепной продвигаясь на юг к степной зоне. В лесостепной зоне находится самый идеальный баланс между влагой и температурой. В степной зоне теплый период длинный, а влаги мало, в северной лесостепи наоборот влаги много, но мало тепла.
Градация глубины основной обработки и коэффициент, применяемый к данной глубине обработки:
Подставляя эти коэффициенты в формулу, практически без ошибок можно найти искомый показатель (+ — 5% по расчетной урожайности).
В заключении необходимо произвести расчет, перемножив показатели содержания органического вещества на найденный коэффициент.
Если взять 5% органического вещества и умножить на коэффициент 10, то у нас накопится 50 кг на гектар нитратного азота в течение вегетации культуры.
Если взять 5% органического вещества и умножить на коэффициент 13, то у нас накопится 65 кг на гектар нитратного азота в течение вегетации культуры.
Эта разница в 15 кг на гектар с толчки зрения прибавки не очень большая. Если учесть коэффициент использования из почвы (0,7) и рассчитать на вынос культуры, допустим, пшеница 35 кг азота выносит, то это порядка трех центнеров с гектара. Эта прибавка зависит от обработки почвы больше 20 см осенней, при этом почвообработка еще влияет на накопления с осени, и еще весной, если позволит температура и влага.
Почвообработка катализирует процессы нитрификации, так как пускает кислород в низлежащие почвенные слои и чем она глубже, тем больше кислорода поступает в почву, по пахотному горизонту или по почвенному профилю, и тем больше катализируется процесс. В парах процесс катализируется еще больше, это зависит от биомассы микроорганизмов работающих в почве, если их много, то они катализируют еще больше процесс по паровому предшественнику, чтобы быстрее накапливать нитратный азот.
Агротехника и почвообработка влияет на показатель стартового азота, а так же катализирует накопление по вегетации культуры нитратного азота.
Пример расчета урожайности по азоту.
Ут/га=(Nс+Nнт+Nф)*Кп /Вк
В основном измеряют нитратную форму азота, потому что в зерносеющих регионах она диагностическая и по ней можно рассчитать урожайность, но нельзя забывать и об аммонийной форме. Аммонийную форму тоже обязательно нужно исследовать, в ряде случаев она даже выявит какие-то проблемы на ваших полях, если ее слишком много, это говорит о неправильных процессах, таких как слабая нитрификация или заболачивание. Если на такие проблемные поля применить азотные удобрения с аммонийной формой, то произойдет аммонийная интоксикация у растений.
(10мг/кг*4,8+60 кг/га)=1 08 кг/га
108кг/га* 0,7/35кг/т=2,16т/га
Допустим, вы получили из агрохимического обследования стартовый азот равный 10 мг на кг, умножили его на 4,8 и прибавили примерно 60 кг на гектар, которые накопятся за вегетацию зерновых культур, но это может быть и 40 кг, и 80 кг, и даже 100 кг, все зависит от агротехники, содержания гумуса и так далее. Сейчас производим расчет на пшеницу, не будем брать азотфиксацию за счет клубеньковых бактерий. Все складываем и получаем 108 кг на гектар, после чего умножаем на 0,7 и делим на вынос 35 кг на тонну и получаем 2,16 тонны на гектар – расчетная урожайность.
Корректировка расчета на пожнивно-корневые остатки предшественника.
Начнем с соломы, что она вообще из себя представляет? В соломе есть в среднем 0,5 % азота, и содержится большое количество органического вещества. Соотношение углерода к азоту в соломе зерновых культур равно приблизительно 80-90, то есть на одну часть азота приходится 80 частей углерода. В соломе содержится 0,25% фосфора и 1 % калия.
Содержание макро и микроэлементов в соломе представлено в следующей таблице:
Чтобы солома быстро перерабатывалась, необходимо добавлять 10 кг азота, чтобы сократить соотношение углерода к азоту до 20-ти, в противном случае микроорганизмы будут отвлекать почвенный азот на переработку соломы, и культура начнет испытывать дефицит азота. При переработки соломы будут выделяться фенольные вещества, являющиеся токсичными для растений, а так же ряд органических кислот, которые угнетающе влияют на растение. Очень важно чтобы у вас пожнивные остатки были равномерно распределены по полю, не зависимо от того, какую технологию обработки почвы вы используете.
Еще стоит разобраться, сколько соломы вы все-таки вносите на свои поля, потому что селекция озимой пшеницы ушла в карликовость. За последние десятилетия сорта стали настолько карликовыми, что даже при урожайности 70 центнеров, соломы почти не остается (пример на картинке).
Селекция по яровым культурам еще не ушла настолько в карликовость, поэтому остается много соломы и большая биомасса. Если на яровую вы вносите на 1тонну зерновой продукции 1,5 тонны соломы, то на озимую это будет меньше тонны.
Если урожайность на яровых культурах превысила 35-40 центнеров, то соломы будет много, и начнут возникать все негативные факторы мешающие росту. При интенсивном производстве и большой урожайности, необходимо водить корректировку, чтобы все негативные факторы исключить. Если же у вас не большая урожайность, корректировка не вводится.
При высвобождении калия из соломы, он практически весь — 70% возвращается обратно в почву, и доступен для растений, поэтому во многих регионах калий- это не лимитирующий фактор.
Как именно работать с соломой, выбирать вам, но не надо ее запахивать, когда солома попадает в анаэробные условия, и лежит на глубине 30 см очень долго. Самым идеальным вариантом будет разбросать азотные удобрения и задисковать после уборки культуры, и у вас будет больше времени, чтобы солома переработалась максимально быстро, с минимальным соотношением углерода к азоту.
Пожнивно-корневые остатки зернобобовых культур работают три года, когда корневые остатки начинают перерабатываться, высвобождается азот из мертвых клубеньковых бактерий бобовых культур, но он сразу не доступен растениям, поэтому это процесс переработки, который дает вам дополнительно азот. По подсчетам агрономов на 20 центнеров урожайности предшественника гороха, они заменяли 100 кг аммиачной селитры и получали + 5-7 центнеров от предшественника гороха 20 центнеров, при предшественниках 36 центнеров с гектара, получали + 10 центнеров. От 5ти до 10ти центнеров возможно получить в первый год. Корневые остатки гороха работают по севообороту. Если у вас в почве не большое содержание после гороха, учитывайте, что эти корневые и пожнивные остатки гороха сработают вам на год.
Виды азотных удобрений и коэффициенты использования из них.
Период, когда растения максимально нуждаются в азотном питании на следующем рисунке:
Видно, что потребность начинает возрастать с 22 фазы, в 29 фазу начинается пик, и 70 % азота пшеница потребляет еще до цветения.
Формы азота в азотных удобрениях и стратегия применения их под культуру.
Удобрения % содержание азота
Nаа — аммиачная селитра 34
Nм – карбамид (мочевина) 46
КАС – карбамидо-аммиачная смесь 32
Nа – сульфат аммония 20
Формы азота:
NO3 нитрат
NH4 аммонийная форма
NH2 амидная форма
NH3 аммиак
Изучив следующую картинку можно понять, что каждая форма азота переходит из одной в другую и самая легкодоступная форма – это нитратная.
Каждое удобрение имеет свой коэффициент использования из удобрений при одинаковых условиях, этот коэффициент может варьироваться в широких пределах.
При соотношении нитратной и аммонийной один к одному, аммиачной селитры коэффициент использования будет 0,7. Мочевина, попадая в почву проходит три этапа преобразования: из амидной ⇒ аммонийную ⇒ нитратную.
При каждом переходе есть газообразные потери, то есть из амидной формы в аммонийную есть газообразные потери в виде аммиака, а из аммонийной формы в нитратную есть газообразные потери в виде закиси окиси азота. Соответственно у карбамида коэффициент использования будет равен 50%, это из-за того, что он проходит несколько этапов преобразования. У карбамидо-аммиачной смеси коэффициент использования 60 %, так как это смесь. У сульфата аммония приблизительный процент использования так же 60%, так как он в аммонийной форме и переходит в нитраты из преобразования.
В итоге агрономы сделали вывод, что для азотного питания лучшего удобрения не существует, каждое из удобрений имеет свои риски потери азота. У аммиачной селитры есть риск потери промывания нитратной формы или затопления и процесс денитрификации улетучит у вас именно нитратную форму, что не произойдет с аммонийной формой, которая сразу прикрепится в почвенно-поглощающий комплекс. Мочевина пока находится в амидной форме так же может промыться. У карбамидо-аммиачной смеси есть все три формы азота, но при этом мало легко усваиваемой формы нитратной. Аммонийная форма в больших концентрациях рядом с корневой системой очень токсична для растения.
Так же есть риск потери азота внесенного в амидной форме, если он внесен в теплую прогретую почву, позволяющую микроорганизмам выделять ферменты уреазы, которые будут превращать мочевину в аммонийную форму, при этом будут потери газообразные в виде аммиака. И для мочевины и для карбамидо-аммиачной смеси очень важна минимальная заделка в почву, при условии, что почва прогрета, если же не прогрета, то есть вероятность, что с осадками все пройдет в корнеобитаемый слой и преобразование пройдет без потерь.
Стратегия применения азотных удобрений
Есть нюанс в стратегии применения удобрений, основанный на агрохимическом анализе почвы. Вы должны понимать, что у вас содержится в почве, если это яровая культура, то вы должны знать, что у вас содержится на старте перед посевом яровой культуры, если озимая, то необходимо знать, сколько у вас нитратного легкодоступного азота содержится при возобновлении вегетации, когда почвенные процессы еще не разогнались. Для каждой зоны свои градации.
Если у вас низкое или среднее содержание, то необходимо применить азот с легко доступной нитратной формой, то есть, например, у вас меньше 10 миллиграмм на килограмм. В случае когда содержание ниже среднего, то нужна аммиачная селитра, она быстро подействует. Или напротив, больше 10 миллиграмм на килограмм – это уже повышенное содержание, смотрите на градации своего региона, то вам нужен более пролонгированный эффект, значит необходимо применить карбамид, либо карбамидо-аммиачную смесь, чтобы преобразование из формы в форму проходило дольше и уменьшились риски потерь азотного удобрения на старте.
Как делать анализ почвы на азот не дорого, но при этом качественно.
Ежегодно необходимо проводить обследование на азот. Делается один смешанный образец на все поле, при определенных условиях, если у вас одинаковая агротехника, одинаковая культура была, одинаковое применение удобрений. Ели даже вы разными агрегатами сделали обработку, глубокую и дискование, то просто нужно разделить поле на два участка. На одном участке вы можете методом конверта отобрать один смешанный образец на 100 гектар. Так же на данном поле необходимо сделать подготовку образца, измерить нитратную форму азота за 400 рублей и аммонийную форму азота тоже за 400 рублей, либо за 600 рублей сделать сразу нитрификационную способность, где будет сразу нитратный азот и нитрификационная способность в идеальных условиях. Соответственно нужно 1400 рублей на 100 гектар. Ежегодный агрохимический анализ – это не дорого.
Способы отбора проб:
Агрономы советуют использовать тростевидный щуп для отбора проб. Но при этом и обычная лопата ничем не хуже и всегда доступна.
Когда производить отбор проб?
Для Урала, Сибири и Казахстана лучше всего анализ проводить именно осенью, потому, что в этих районах за зимний период азот не вымоется, только лишь перераспределится по профилю почвы. Поэтому диагностический слой для азота не 20 см, как для фосфора и калия, а 40 см. Азот – это нитратная форма, она подвижная, именно поэтому диагностический слой именно 40 см.
Как только осенью температура становится +5, у вас есть в среднем 1-1,5 недели сделать агрохимический анализ почвы. Образцы с пробами почвы хранятся не более трех дней в открытом виде, чтобы не запотели и не начался процесс денитрификации азота. Если оставляете на ночь, то нужно убрать в погреб или любое другое прохладное место, чтобы в процессе накопления азота микроорганизмы не проснулись из-за перепада температуры. Чтобы точно быть уверенными, что не начнутся процессы нитрификации или денитрификации, подготовьте сразу свой образец и сдайте в течение дня.
Агрономы считают, что на озимые культуры, образцы проб почвы на азот стоит отбирать перед посевом культуры, чтобы знать стартовый азот, затем после уборки культуры еще несколько раз, чтобы узнать бывает ли в вашей зоне промывание азота в грунтовые воды и низлежащие слои. После результата, вы сможете перераспределить дозы азотных удобрений по полям, где азота не хватает. Очень важно понимать, сколько азота остается после озимой пшеницы, чтобы знать, не переборщили ли вы с дозами азотных удобрений, и использовался ли весь внесенный азот культурой. Чтобы полностью овладеть темой азотных удобрений и лучше все понять, проверяйте свои почвенно-климатические условия на протяжении нескольких лет подряд, так вы будете знать, как распределяется азот по вегетации озимой пшеницы.
Расчет количества азотных удобрений на плановую урожайность.
По расчетам, проводимым выше, мы получили плановую урожайность за счет почвы 2,16 тонн на гектар. Если же вы ставите себе плановую урожайность 3 тонны, то у вас будет дефицит 0,84 тонны на гектар.
Прибавка данных доз удобрений рассчитывается не сложно, нужно взять 34 умножить на коэффициент использования из удобрений 0,7 и разделить на показатель выноса 35, получится 0, 68 т/га, это прибавка от 100 кг аммиачной селитры в хороших условиях.
В каждой почве коэффициенты использования разные, нитрификационная способность разная. Поэтому, даже на одном поле нужно исследовать все коэффициенты.
В 2019 году проводили исследование. Сравнили на одном участке ноу тилл, дискование и вспашку. У них нитрификационная способность на ноу тилл в два раза ниже, чем на дискование, причем на дискование она даже выше, чем на вспашке, потому, что за 20 лет количество гумуса изменилось больше, чем на 30%, а на ноу тилл гумус практически на одном уровне остался, с минимальной убылью.
