Эффективность адаптивной системы применения азотных удобрений

Семененко Н.Н., доктор с.-х. наук, Институт мелиорации и луговодства НАН Беларуси, г. Минск, Беларусь

Важнейшей задачей земледелия страны в настоящее время является увеличение валовых сборов продукции растениеводства при снижении затрат на ее производство. Опыт развитых стран Западной Европы показывает, что в наибольшей степени решению этой проблемы способствуют адаптивная интенсификация земледелия, растениеводства и технологий возделывания сельскохозяйственных культур.

Среди техногенных факторов интенсификации земледелия по своему воздействию на урожайность и качество растениеводческой продукции, плодородие почв и окружающую среду особое место занимают азотные удобрения. Для увеличения продуктивности пашни и луговых угодий ежегодное применение азотных удобрений по расчетам Белорусского НИИ почвоведения и агрохимии, уже в ближайшие годы должно достигнуть 600 тысяч тонн действующего вещества, стоимость которых составляет более 100 млн. долларов США. Поэтому разработка приемов более эффективного использования этого вида удобрений имеет большое народно-хозяйственное значение.

Научными исследованиями и передовой практикой доказано, что в сложившихся за последние годы традиционных подходах в применении азотных удобрений под сельскохозяйственные культуры (в том числе и  возделываемых по интенсивным технологиям) имеется ряд существенных недостатков:

- коэффициент полезного действия азота удобрений низкий – 30 – 40, а на песчаных почвах – около - 20%, в то же время потери его высокие – в среднем около 30, а на песчаных почвах - до 50% от внесенной дозы;

-    избыточное азотное питание культур на отдельных полях (так как удобрения применяют без учета содержания азота в почвах и растениях) снижает урожайность и качество продукции, в ней накапливаются нитраты и нитриты, радионуклиды, которые способствуют онкологическим и другим заболеваниям, значительно снижают продуктивности животных, усиливают полегание посевов, поражения их болезнями, увеличивают затрат при уборке и себестоимости произведенного зерна;

-    более интенсивно минерализуется органическое вещество и возрастают потери   азота   почвы,   что способствует снижению ее плодородия и загрязнению окружающей среды азотистыми  соединениями.

Учитывая значительное разнообразие почвенных и погодных условий, неритмичность в потреблении азота в течение вегетации растениями, используемая в земледелии Беларуси система применения азотных удобрений под сельскохозяйственные культуры должна быть более прогрессивной, гибкой и строиться на принципах адаптивной интенсификации. Она должна обеспечивать продуктивность возделываемых культур не ниже чем при интенсивных технологиях, но лучшего качества, с меньшими затратами на единицу продукции.

Первый вариант такой системы применения азотных удобрений под сельскохозяйственные культуры был разработан и издан в 1988 году в виде методических указаний (1), апробирован и в производственных условиях использовался на значительных площадях еще в 1986 – 1990 гг. С учетом новых результатов исследований эта разработка существенно переработана, дополнена и переиздана в 2003 году (2).

Результаты широкой производственной проверки показали высокую эффективность адаптивной системы применения азотных удобрений. Так, на посевах зерновых культур применение азотных удобрений по такой системе позволяет повысить урожайность в среднем на  5 ц/га, снизить дозы азота на 20 – 30 кг/га и удельные энергозатраты – на 20 – 40% (табл. 1, 2).

На посевах картофеля при средней урожайности клубней на суглинистых, супесчаных и песчаных почвах соответственно 370, 296 и 272 ц/га снижается оптимальная доза азота на 30 – 50 кг/га за счет более высокой окупаемости удобрений, улучшается качество клубней, уменьшаются удельные энергозатраты на 18 (почвы суглинистые) – 48% (супесчаные и песчаные) (табл. 3).

При разработке способов повышения эффективности применения азотных удобрений важнейшее значение имеет также и оценка параметров их потерь, поиски путей снижения влияния технического азота на минерализацию органического вещества почвы. Применение в исследованиях изотопа ¹⁵N позволило установить параметры статей баланса (использование растениями, иммобилизация почвой и потери) применяемых азотных удобрений в зависимости от гранулометрического состава и уровня плодородия почв, а также величину общей и чистой минерализации органических соединений азота почвы, использование его растениями и потери.

Таблица 1 Эффективность способов применения азотных удобрений на посевах ячменя

Почвы	Способ применения, азотных удобрений	Вариант опыта	Доза азота*, кг/га	Урожай-ность, ц/га	Содержа-ние белка, %	Оплата 1 кг азота зерном, кг	Удельные энерго-затраты, Мдж/ц
Суглинистые	(дробно) базовый	Р60К120N130	130	52,0**	11,0	9,2	580
	дробно по диагностике	Р60К120N76	76	59,9	10,4	26,2	415
	± к базовому		- 54	+ 7,9	- 0,6	+ 17,0	- 165
Супесчаные	в 1 прием	Р90К120N120	120	65,4	12,6	21,0	555
	дробно (базовый)	Р90К120N120	120	63,8	13,2	19,7	590
	дробно по диагностике	Р90К120N115	115	70,4	12,2	26,3	490
	± к базовому		- 5	+ 6,6	- 1,0	+ 6,6	- 100

* - на фоне РК; ** - полегание

 

Таблица 2 Эффективность адаптивной системы применения азотных удобрений под зерновые культуры (производственные опыты)

Культура	Количество опытов	Способ применения N-удобрений	Доза азота, кг/га	Урожайность, ц/га	Удельные энерго-затраты, МДж/ц
Озимая рожь	9	базовый	114	49,3	876
		по диагностике	85	50,2	624
	± к базовому		- 29	+ 0,9	- 252
Ячмень	10	базовый	102	50,1	716
		по диагностике	71	52,4	577
	± к базовому		- 31	+ 2,3	- 139

 

Таблица 3 Сравнительная эффективность систем применения азотных удобрений под картофель

Вариант опыта	Доза азота, кг/га*	Урожай-ность, ц/га	Содержание в клубнях		Оплата 1 кг азота, кг клубней	Удельные энергозатраты, МДж/ц
			крахмала, %	NО3, мг/кг
Почвы суглинистые
Базовый	120	366	16,1	118	68	197
По диагностике	90	370	16,6	58	96	161
± к базовому	- 30	+ 4	+ 0,5	- 60	+ 28	- 36
Супесчаные на песках
Базовый	120	284	14,8	109	25	413
По диагностике	70	296	15,9	84	60	214
± к базовому	- 50	+ 12	+ 1,1	- 25	+ 35	- 119
Песчаные
Базовый	110	266	15,8	70	21	479
По диагностике	60	272	15,7	50	50	243
± к базовому	- 50	+ 6	- 0,1	- 20	+ 29	- 236

* Азотные удобрения применялись на фоне органических и РК

 

Приведенные в табл. 4 данные показывают, что при внесении азотных удобрений с учетом требований адаптивной системы ежегодные средние потери азота снижаются на суглинистых почвах на 17,2; супесчаных – 19,7 и песчаных – 23,5 кг/га д. в. При расчете на посевную площадь зерновых, картофеля, кукурузы и многолетних злаковых трав (около 4 млн. га) и внесении средних доз азотных удобрений общие потери составляют не менее 60 тыс. тонн действующего вещества азота, стоимость на закупку и внесение которых превышает 11 млн. долларов США ежегодно.

Установлено, что при адаптивной системе применения азотных удобрений снижается минерализация органического вещества и вовлечение в активный круговорот азота почвы: суглинистые – на 47 – 109, супесчаные – 69 – 120  и песчаные – 112 – 119 кг/га в зависимости от их уровня плодородия.

 

Таблица 4 Потери азота в звене севооборота (а – удобрений, б – почвы, в – общие), среднее за 6 лет, кг/га

Способ применения азотных удобрений	Почвы суглинистые			Супесчаные			Песчаные
	а	б	в	а	б	в	а	б	в
N0	-	36,4	36,4	-	43,2	43,2	-	59,5	59,5
Базовый (традиционный)	25,8	40,0	65,8	29,7	46,0	75,7	37,8	56,4	94,2
По диагностике	8,6	12,1	20,7	10,0	12,1	22,1	14,3	18,3	32,6
± к базовому, %	- 17,2	- 27.9	- 45.1	-19,7	- 33,9	- 53,6	- 23,5	- 38,1	- 61,6

 

Данные, представленные в табл. 4, также показывают, что при такой системе применения азотных удобрений средние ежегодные потери азота почвы снижаются (в сравнении с традиционным способом) в почвах суглинистых на 27,9; супесчаных – 33,9 и песчаных – 38,1 кг/га. Это составляет соответственно 279, 339 и 381 кг/га углерода или эквивалентно внесению 5,6 т/га соломистого навоза КРС на суглинистых; около 7,0 – супесчаных и 7,6 т/га – песчаных почвах, стоимость которых составляет соответственно 24,9; 31,1 и 33.7 долларов США на гектар.

Общие потери азота удобрений и почвы при адаптивной системе применения азотных удобрений можно снизить на почвах суглинистых – на 45,1 кг/га, супесчаных – 53,6 и песчаных – 61,6 кг/га. В расчете на посевную площадь (около 4-х млн. га) это составляет около 200 тыс. тонн азота, что с одной стороны эквивалентно ежегодному увеличению сбора кормовых единиц около 3,4 млн. тонн при незначительных дополнительных затратах на проведение диагностики. С другой же стороны – такие потери азота в виде газообразных соединений и миграции нитратов за пределы корнеобитаемого слоя и в грунтовые воды приводят к существенному загрязнению окружающей среды и снижению плодородия почв.

Таким образом, адаптивная система применения азотных удобрений обеспечивает получение урожайности зерновых культур 4,0 – 5,0 на супесчаных подстилаемых песком и 6,0 – 7,0 и более тонн с гектара - на супесчаных на морене и суглинистых почвах при снижении затрат азота удобрений на прибавку урожая на 20 – 30% и уменьшение потерь азота удобрений и почвы в виде нитратов и газообразных соединений в 2 – 3 и более раз. При этом повышается устойчивость зерновых к полеганию и поражению болезнями, улучшается качество продукции, сохраняется плодородие почв.

Важно, что дифференцированное применение азотных удобрений в основное внесение и в подкормки по этапам органогенеза с учетом результатов почвенной и растительной диагностики, почвенных и погодных условий позволяет оптимизировать режим азотного питания и формирование компонентов продуктивности растений в течение их вегетации и тем самым управлять продукционным процессом сельскохозяйственных культур.

Расчеты показывают, что при обеспечении другими необходимыми ресурсами реализация в производстве адаптивной системы применения азотных удобрений под зерновые культуры  позволит уже в ближайшие годы достигнуть средней по стране урожайности 35 – 40 ц/га при средних дозах удобрений 80 – 90 кг/га.

В заключение следует отметить, что несмотря на очевидные экономические и экологические выгоды, наличие методических разработок и многолетний опыт стран Западной Европы, в Беларуси в последние 10 лет  адаптивная система применения азотных удобрений практически не используется в производстве  из-за не решения ряда организационных вопросов.

 

Литература

1. Методические указания по проведению комплексной почвенно-растительной диагностики азотного питания зерновых культур в БССР. – Минск: «Ураджай», 1988. – С. 32.

2. Семененко Н.Н. Адаптивные системы применения азотных удобрений. – Минск: «Хата», 2003. – С. 163.