НОВОСТИ

Соя: решаем парадоксальные проблемы

ТЕГИ:

Эффективное использование внесенных питательных элементов

Азот

Подкормка бобовых сельскохозяйственных культур азотом представляет для ученых сложную и в какой-то мере парадоксальную проблему. Удобрение этих культур азотом - явление нетипичное, а повышение урожайности незначительное. Невозможность прогнозировать реакции урожайности сои на азотное удобрение связана с множеством факторов. К основным относятся: свойство азотных удобрений подавлять биологическую фиксацию азота самим растением, колебания содержания азота в почве, наличие почвенной влаги и изменение условий окружающей среды. Раньше считалось, что применение азотных удобрений в сочетании с симбиотически фиксированным азотом - эффективный метод для усиления роста растений. Однако исследования показали: если под бобовые вносится большое количество азотных удобрений, процесс симбиотической фиксации азота становится неэффективным. Одновременно было установлено, что применение низких норм минерального азота может стимулировать развитие бобовых на стадии проростков, для которой характерно «азотное голодание». Оно позволяет усилить раннее развитие корней и листьев, что, в свою очередь, стимулирует последующее формирование клубеньков и фиксацию молекулярного азота из атмосферы. Для бактериальной инвазии коры корня и развития первого клубенька может понадобиться около 20-25 дней. Ученые (Сингх и соавторы, 1998) рекомендуют применение умеренного количества азота, 35 кг/га, в качестве предпосевной нормы для сои, выращиваемой на грунтах с дефицитом этого элемента.

Фото 1. Соя: решаем парадоксальные проблемы

Фосфор

Реакция сои на применение фосфора зависит от кислотности почвы, уровня содержания в ней органического вещества и глины. Содержание глины влияет на интерпретацию результатов анализа почвы, полученных путем экстракции.

Результаты для глинистых почв, скорее всего, будут существенно отличаться от результатов для песчаных почв. Таким образом, рекомендованная норма внесения фосфорных удобрений зависит от механического состава почвы. На индийских черноземах с содержанием глины около 40% соя продемонстрировала существенную отзывчивость на фосфорные удобрения при содержании в почве фосфора по Ольсену <7,3 мг/кг (Субба Рао и Ганешамуртхи, 1994). Проведенные в этом районе полевые исследования по определению отзывчивости сои на применение фосфора выявили, что урожайность сои повысилась при норме 26 кг/га. Применение более высоких норм фосфора (39 и 52 кг/га) к повышению урожайности не привело (Субба Рао и соавторы, 1997).

В Бразилии на почвах с очень низким, низким, умеренным и высоким содержанием фосфора рекомендовано применение фосфорных удобрений в нормах 35-43, 26-43, 17-30 и 13-21 кг/га (Фоконье, 1986). В средиземноморских или полуаридных районах почва не выщелочена, она скорее солонцеватая, чем кислотная. Если количество осадков <700 мм, сою можно выращивать на орошаемых землях. В этом случае целесообразно использовать растворимые фосфорные удобрения. При отсутствии результатов анализа почвы рекомендуется в среднем вносить фосфорные удобрения в норме 26-43 кг/га. Сэмми Рэдди и соавторы (1997) установили критические пределы концентрации фосфора в почвенном растворе для выращивания сои в Центральной Индии. Было установлено, что в вертисолях концентрация почвенного раствора 0,10 мг Р/л оказывает негативное воздействие на рост и развитие сои. Растворимые удобрения, такие как одинарный суперфосфат, тройной суперфосфат, моноаммоний фосфат и диаммоний фосфат, подходят для выращивания сои на нейтральных или почти нейтральных почвах. Норма применяемого фосфора в этом случае составляет 32-43 кг/га (Фоконье, 1986).

Много внимания уделяется повышению эффективности фосфорных удобрений. Проведено множество исследований для сравнения рядкового, поверхностного, разбросного внесения и внесения фосфора одновременно с посевом семян с помощью рядовой сеялки. Коэффициент использования фосфора из удобрений зернобобовыми культурами в подавляющем большинстве случаев был выше при его рядковом внесении с заделкой в почву и в корневую зону. Для повышения эффективности фосфорных удобрений рекомендуется вносить их при севе - на несколько сантиметров в сторону и глубже семян. Такой подход применим при неинтенсивном возделывании культур и низких уровнях урожайности, но для получения мощной, устойчивой к засухе корневой системы предпочтительнее повысить содержание фосфора во всем пахотном слое путем разбросного внесения перед посевом культуры. Исследования, проведенные в Бразилии на почвах с очень низким содержанием фосфора, показали, что предварительное разбросное внесение большой нормы фосфорных удобрений (86 кг/га - в первый год и 22 кг/ га - одновременно с посевом) оказалось более эффективным, чем обычное внесение фосфорных удобрений непосредственно при севе (22 кг/год). Остаточная стоимость предварительно внесенных удобрений составила порядка 50% во второй год и 30% в третий год, снизившись до нуля в последующие годы (Фоконье, 1986).

Традиционные фосфорные удобрения (тройной суперфосфат, простой суперфосфат, моноаммоний фосфат и диаммоний фосфат) отличаются высоким содержанием фосфора и высокой растворимостью в воде. Однако в последние десять лет появились другие фосфорные удобрения, в том числе частично подкисленный фосфорит и кальцинированный фосфорит, известный в Бразилии как термофосфат. Термофосфат (тонкоизмельченный фосфорит, нагретый до 1000°С) является хорошим вариантом для корректирующего удобрения кислых тропических почв благодаря его низкой стоимости по сравнению с хорошо растворимыми фосфатами. Другие фосфатные удобрения, которые растворяются в 2-процентной лимонной кислоте (фосфатшлак, дикальцийфосфат и термофосфаты), или даже тонко-измельченные фосфориты на этих кислых почвах часто также эффективны, как и фосфаты, но эффективность фосфоритов может варьироваться в зависимости от их источника. Особенно эффективным считается простой одинарный суперфосфат - благодаря содержанию в нем серы. Длительное применение фосфатных удобрений может привести к накоплению свободного фосфора в почве, что позволяет снизить норму последующего его внесения. Чтобы оценить реакцию сои и других культур на остаточный фосфор в почве, было проведено несколько исследований. Субба Рао и соавторы (1996) изучали последействие фосфорных удобрений, внесенных под сою или пшеницу, на вертисолях при чередовании сои с пшеницей. Результаты исследований показали, что внесение под сою 39 кг/га фосфора оказало значительное влияние на урожайность двух последующих культур (пшеницы и сои), в то время как внесение такого же количества фосфора под пшеницу повлияло только на одну из последующих культур (сою). В результате исследователи разработали систему использования остаточного фосфора, в которой внесение 39 кг/га фосфора либо под сою, либо под пшеницу в севообороте соя-пшеница дает статистически такую же урожайность, что и внесение под каждую культуру по 26 кг/га фосфора. Эта система позволяет сэкономить около 13 кг/га фосфора в год в севообороте соя-пшеница (Сэмми Рэдди и соавторы, 2003).

Реакция сои на применение фосфорных удобрений зависит от уровня содержания фосфора в почве. Необходимо применять поддерживающую норму фосфора, эквивалентную его количеству, вынесенному с предыдущим урожаем. Так, например, 5 т навоза/га плюс 8 кг/га фосфора под сою и 10 т навоза/га и 10 кг/ га фосфора под пшеницу вполне достаточно, чтобы получить запрограммированные 2 т сои и 4 т пшеницы с гектара. Такая система удобрений позволяет поддерживать количество фосфора в почве в пределах начального уровня (5,84 мг/ кг доступного фосфора) (табл. 1).

Таблица 1. Поддерживающая норма фосфора (ПНФ) по результатам анализа почвы и ее взаимосвязь с урожайностью сельскохозяйственных культут и уровнем выноса фосфора

Калий

Реакция культуры на удобрение калием зависит не только от наличного уровня его содержания в почве, но и от других факторов, ограничивающих рост сельскохозяйственных культур (осадки и наличие других необходимых для растений питательных веществ). Эксперименты, проведенные в тропической и умеренной климатических зонах, показали, что культуры хорошо реагируют на калий - как непосредственно внесенный под культуру, так и остаточный в почве.

В тропических и субтропических регионах преобладающим глинистым минералом в латеритовых почвах является каолинит. Вследствие выщелачивания, общее содержание катионов в них очень низкое. Емкость катионного обмена (ЕКО) колеблется от 1 до 7 мг-экв./100 г почвы. Поглощение калия почвой очень низкое, необменные запасы также низки, поэтому ситуацию с содержанием калия в почве невозможно улучшить так, как это делают в регионах с умеренным климатом. После нескольких лет использования в качестве удобрения исключительно фосфора культуры начинают страдать от дефицита калия, что снижает эффективность фосфорных удобрений.

Поэтому очень важно было восстановить равновесие, начав вносить калий (Росолем, 1980). Долгосрочные эксперименты, проведенные в Индии на пылевато-иловатых суглинках в севообороте соя-пшеница, показали, что непрерывное в течение 21 года применение только рекомендуемых норм азота и фосфора, без калия, привело к значительному снижению содержания в почве усвояемого калия - оно было даже ниже, чем на неудобренных участках (Махапатра и соавторы, 2007).

Рекомендуемая норма калия для сои варьируется в зависимости от его содержания в почве. В Перу данная норма составляет от 80 до 120 кг/га для почв с низким уровнем содержания калия и около 20-40 кг/га для почв, богатых калием. В умеренно-влажных тропиках (например, в Индии) черные или красные почвы, содержащие монтмориллонит, выщелочены не так сильно. Несмотря на то что эти почвы более или менее глинистые, их ЕКО составляет 15-60 мг-экв/100 г, а насыщенность калием сильно варьируется и часто находится на низком уровне, от 1 до 3,7%.

Чтобы определить необходимую норму внесения калия, требуются длительные эксперименты и почвенные исследования. В Индии номинальная норма, рекомендуемая для почв с высоким содержанием свободного калия, составляет 20-30 кг/га. Такая норма при интенсивном земледелии позволяет приостановить обеднение почв калием. Почвы в полузасушливых или средиземноморских регионах не сильно выщелочены и отличаются высокой ЕКО, для них требуется поддерживающая норма калия - 50-83 кг/га. В регионах с умеренным климатом рекомендуется, исходя из плановой урожайности, регулярное применение калия в нормах 58-125 кг/га, независимо от его содержания в почве (Фоконье, 1986). Фосфаты иногда могут располагаться довольно близко к семенам, не оказывая на них никакого негативного влияния, чего нельзя сказать про калий, используемый в виде хлористого калия. При близком расположении к семенам он отрицательно влияет на молодые растения. По этой причине в некоторых опытах с калийными удобрениями вместо ожидаемого положительного результата получили отрицательный. Лучше всего применять калий под основную обработку, чтобы он распределился по всему пахотному горизонту. В некоторых тропических почвах с низкой ЕКО калий легко выщелачивается.

Внося калийные удобрения под вспашку, вместо разбросного внесения, можно снизить выщелачивание, но при этом увеличивается вероятность повреждения семян.

В настоящее время хлористый калий является наиболее широко используемым видом калийных удобрений, но при все более частом дефиците серы целесообразнее использовать сульфат калия, особенно на легких почвах с низким содержанием органических веществ. Если почвы засолены, также следует отдать предпочтение сульфату калия, а не хлористому калию.

Расчет нормы внесения калия осуществляется на основе точных данных, полученных при анализе почвы. На кислых тропических почвах в Бразилии критическая точка содержания калия находится в диапазоне от 50 до 80 мг/кг. Ее превышение не приводит к увеличению урожайности. Как и в случае с фосфором, эта критическая точка будет зависеть от механического состава почвы.

Сера

Постепенное снижение уровня серы в почве возникает в результате ряда факторов. В почве сера, доступная для растений, образуется в основном в результате разложения растительных остатков и органических веществ. Дефицит серы чаще встречается в песчаных почвах, где серы мало по их природе, в почвах с низким содержанием органических веществ, а также в почвах, подверженных сильному выщелачиванию.

Так исторически сложилось, что широкое использование простого суперфосфата, содержащего 12% серы, привело к непреднамеренному внесению в почву этого элемента. Кампрат и Джоунс, обобщая результаты исследований эффективности жили, что положительная реакция на удобрение азотом наблюдалась только на двух из девяти участков. Положительная отзывчивость наблюдалась на почвах с уровнем доступной серы в 4 промилле, в то время как на почвах с содержанием доступной серы 8 промилле и отложениями серы на глубине 8 дюймов от поверхности, отзывчивость отсутствовала. Применение статистических и графических методов позволило определить критический предел серы для черноземов Центральной Индии - 11,2 мг/кг. Это позволило отличать почву, бедную серой, от богатых почв. Постоянное использование под сою высококонцентрированных минеральных удобрений, не содержащих серу, привело к и субтропических почвах. Сегодня у 46% почв Центральной Индии, где выращивают сою, отмечается дефицит серы.

В некоторых почвах сера, полученная из 0,15% хлорида кальция, обеспечивает лучший показатель доступности серы для растений. Считалось, что почвы с содержанием серы <10 мг/кг почвы страдают от дефицита серы. Было установлено, что оптимальная норма внесения серы для масличных культур, в том числе и для сои, находится в пределах от 15 до 60 кг/га (табл. 2) - в зависимости от ее первоначального содержания в почве (Сингх, 1999).

Таблица 2. Рекомендации по использованию серы в качестве удобрения для сои в зависимости от ее содержания в почве

Чтобы оценить отзывчивость сои на применение серы, в черноземных областях Центральной Индии провели ряд испытаний. Отзывчивость сои на внесенную серу (до 40 кг/га) колебалась от 50 до 575 кг/га (разница между урожаем семян, полученных при внесении АФК (азота, фосфора, калия) и АФКС (азота, фосфора, калия, серы). На бедных серой почвах средняя прибавка урожая составила 277 кг/га (Ганешамурти и соавторы, 1994).

Поскольку потребность культур в сере выше на ранних стадиях роста, серу можно вносить до начала сева, перед образованием бутонов или перед цветением. Хорошая влагообеспеченность повышает доступность серы для растений. Рэтхор и соавторы проанализировали эффективность различных источников серы и их влияние на повышение урожайности сои на бедных

Центральной Индии. Сульфат аммония и простой суперфосфат оказались одинаково хорошими источниками серы и в этом плане превзошли даже гипс.

Как и в ситуации с фосфором, постоянное применение серных удобрений в различных севооборотах приводит к накоплению серы в почве. Поэтому для повышения эффективности удобрений очень важно использовать серу, оставшуюся в почве от выращивания предыдущего урожая. Сингх и Саха изучали прямой эффект и последействие применения разных количеств серы на сою в севообороте соя-пшеница на черноземах штатов Мадхья-Прадеш и Махараштра в центральной Индии. Они установили, что внесение 20 кг/га серы как под сою, так и под пшеницу или же внесение 40 кг/га либо под сою, либо под пшеницу оказалось достаточным для удовлетворения потребностей в сере обеих культур в севообороте соя-пшеница. В полевых исследованиях на типичных вертисолях в севообороте соя-пшеница установлено, что внесение под сою 60 кг/га серы оказало последействие на две последующие культуры (пшеницу и сою). В то время как такое же количество серы, внесенное под пшеницу, оказало последействие только на одну последующую культуру (сою). Таким образом, при данном чередовании культур сера, внесенная под сою, была более эффективно использована последующими культурами, чем сера, внесенная под пшеницу.

Кальций и магний

Удовлетворить потребности сои в кальции и магнии можно с помощью доломитового известняка, который используют для повышения рН почвы и улучшения качества кислых почв.

Микроэлементы

Чаще всего соя страдает от дефицита цинка и иногда марганца, молибдена и меди. Дефицит цинка, марганца и меди эффективно устраняется сульфатной формой этих элементов. Однако необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать неравномерного их внесения. Равномерное распределение по поверхности предотвращает возникновение побочных эффектов. В почвах с высоким рН не редки случаи дефицита железа. Этого можно избежать путем внесения на поверхность почвы вдоль рядков 100-160 г/га хелата железа (диэтилентриамин-пентауксусной кислоты (DTPA) или этилендиамин-дигидроксифенилуксусной кислоты (EDDHA)). Опрыскивание посевов сульфатом железа, нитратом или хелатом на начальной стадии роста сои также может дать хорошие результаты (Фоконье, 1986).

Как показали результаты исследований, проведенных на черноземах Центральной Индии, в севообороте соя-пшеница, внесения под сою 5 кг/га цинка в виде цинкового купороса оказалось достаточно для удовлетворения потребностей в цинке как сои, так и пшеницы (Сэмми Рэдди и соавторы, 2007). Если дефицит цинка критический, то доза вносимого цинка может быть увеличена до 10 кг/га, что позволит значительно повысить урожайность.

Для устранения дефицита цинка в почву вносят 10-15 кг/ га хелатов цинка, но хелаты очень дорогие по сравнению с сульфатом цинка. Предпочтительным способом является разбросное внесение цинка. Если сроки для внесения цинка в почву пропущены, то скорректировать дефицит цинка поможет двух- или трехразовая обработка (300500 л/га) 0,5-процентным раствором сульфата цинка, нейтрализованного 0,25-процентной известью или 0,2-процентным раствором хелата цинка с периодичностью в 7-10 дней между 20 и 45 днем после появления всходов сои. В общей сложности для 3-4 опрыскиваний требуется около 3-4 кг хелата цинка или 7-10 кг сульфата цинка/га.

На черноземах Центральной Индии внесение бора в норме 4 кг/га было признано эффективным методом коррекции дефицита этого элемента. Лучшим источником бора в севообороте соя-пшеница был признан боризованный суперфосфат, поскольку он также содержит фосфор и серу (Шинде и соавторы, 1990).

Фото 2. Соя: решаем парадоксальные проблемы

Сбалансированное и комплексное использование питательных веществ при выращивании сои

При остром недостатке нескольких питательных веществ применение лишь одного из них может снизить эффективность использования внесенного удобрения. Сбалансированная система удобрений подразумевает отсутствие не только дефицита какого-то питательного элемента, но и отсутствие их излишества, а также взаимоисключающих эффектов или отрицательных взаимодействий. Все недостающие питательные вещества должны находиться в оптимальном соотношении друг к другу. Только в таком случае между ними возможно позитивное взаимодействие, ведущее к максимальному повышению урожайности.

Полевые испытания, проведенные в разных частях Центральной Индии на черноземах с дефицитом азота, фосфора, серы и цинка, показали, что сбалансированное использование удобрений (СИУ), которое достигалось путем применения NPKSZn в рекомендованных нормах (25 кг N 60 кг P2O5, 20 кг K2O, 20 кг S и 5 кг/га Zn), позволило получить урожай сои на 30-35% больше, чем при использовании обычной системы удобрений (12,5 кг азота, 30 кг P2O5 на гектар) (см. рис.).

Отказ от внесения фосфора (применение NKSZn) и серы (применение NPKZn) снизил урожайности семян сои на 15-19% по сравнению с применением полного удобрения NPKSZn. Урожайность сои значительно снизилась также при отказе от внесения цинка. Применение серы (20 кг/га) и цинка (5 кг/га) наряду с обычными агротехническими приемами позволило получить на 19% больший урожай сои, чем при использовании традиционной системы удобрений (Субба Рао и соавторы, 2006).

Преимущество комбинированного использования всех возможных источников питательных веществ и научная организация комплексного использования питательных веществ (КИПВ) показали свое преимущество перед внесением каждого компонента по отдельности. Обеспечить оптимальный рост растений и качество урожая разных культур при различных системах земледелия в специфических агроэкологических условиях возможно лишь при комплексном подходе. Основная концепция, лежащая в основе принципа КИПВ, состоит в поддержании или изменении уровня питательных веществ в почве с целью достижения заданного уровня производства урожая путем оптимизации всех возможных источников питательных веществ. Основной целью КИПВ является уменьшение потребности в минеральных удобрениях при восстановлении органического вещества в почве. При этом также преследуется цель повышения эффективности использования питательных веществ растениями путем синергетического их взаимодействия и поддержание качества почвы с точки зрения ее физических, химических и биологических свойств. Объемные органические удобрения не в состоянии поставлять необходимое количество питательных веществ, тем не менее их роль в достижении вышеуказанных целей очень важна. Как известно, органические удобрения снижают адсорбцию фосфора почвой и повышают его доступность (Сэмми Рэдди и соавторы, 1999a).

Органические анионы, образующиеся при разложении органических материалов, могут конкурировать в почве с фосфором из-за одних и тех же сорбционных участков, тем самым увеличивая доступность фосфора и повышая эффективность его использования сельскохозяйственными культурами (Ийамуремийе и соавторы,1996). Сэмми Рэдди и соавторы (1999) изучали потребление фосфора культурами севооборота соя-пшеница на вертисолях при комбинации фосфорных удобрений с навозом (табл. 3). Органические удобрения непосредственно участвуют в обеспечении макро- и микроэлементами и косвенно улучшают физические, химические и биологические свойства почвы. Кроме того, что эти удобрения снабжают питательными веществами культуру текущего сезона, они оказывают существенное последействие и на последующие культуры севооборота. Комплексное использование минеральных химических удобрений и навоза оказало заметное влияние на улучшение физических, химических и биологических свойств почвы.

Таблица 3. Процент использовани фосфора (ПИФ) из форсфорных удобрений, вносимых под сою и пшеницу

Таблица 4. Рентабельность комплексного использования питательных веществ при выращивании сои

В последнее время было разработано несколько стратегий КИПВ для различных технологий выращивания сои в Индии и других странах. Производственные испытания, проведенные на фермерских полях в Центральной Индии, показали, что внесение под сою модуля КИПВ - 50% NPKS + 5 т навоза/га + Rhizobium, а под пшеницу - 75% NPKS + фосфатмобилизирующие бактерии (ФМБ) позволило получить на 46% больший урожай семян сои и на 24% больше зерна пшеницы, чем при использовании обычных систем удобрений этих культур (табл. 4).

Противоэрозийная обработка почвы и практика одновременного выращивания двух культур приводят к снижению содержания азота в почве и поэтому могут изменить потребность в азотных удобрениях. Работая на пылевато-глинистых почвах в штате Миссисипи, Хэйрстон и соавторы (1987) установили, что применение 28 кг/га азота повышает урожайность сои только тогда, когда она посеяна в необработанную почву с пожнивными остатками пшеницы. А если солома была удалена, сожжена или перепахана, то повышения урожайности не наблюдается. При нулевой обработке отмечалась наибольшая чистая прибыль от внесения в почву азотных удобрений.

Рисунок 1. Урожайность зерна (кг/га)

В Центральной Индии поверхностная заделка пожнивных остатков пшеницы (как с добавлением органических удобрений, так и без них) привела к повышению урожайности сельскохозяйственных культур и улучшению ситуации с наличием органического углерода и питательных веществ в почве при севообороте соя-пшеница. Этого не наблюдалось при сжигании растительных остатков (Сэмми Рэдди, 2007а).

ВИДЕО
СОБЫТИЯ