С у л ь ф а т а м м о н и я с з а щ и т н ы м п о к р ы т и е м

Защитные оболочки этих удобрений позволяют снизить потери азота от вымывания, повысить степень его использования растениями и тем самым способствуют росту урожайности сельскохозяйственных культур.

Исследования, проведенные в НИГПИПА (Г.В. Пироговская, 1999) на дерново-подзолистых почвах, показали, что по сравнению со стандартными применение этих удобрений обеспечивает следующие прибавки урожая сельскохозяйственных культур: картофеля — 17 – 29 ц/га, яровых зерновых культур — 1,4 - 4,4 ц/га, озимых зерновых культур — 1,3 - 3,6 ц/га, многолетних бобово-злаковых трав — 2,2 - 11,6, корнеплодов сахарной свеклы 11 - 28 ц/га. Кроме того, применение медленнодействующих удобрений позволяет уменьшить на 30 % вымывание из почвы азота, особенно на легких почвах, снизить накопление нитратов в картофеле, овощах и кормовых культурах на 15 - 30%, повысить качество сельскохозяйственной продукции.

В 2001 - 2005 гг. планируется применять ежегодно медленнодействующего карбамида 124 тыс. тонн и сульфата аммония с защитным покрытием 40 тыс. тонн действующего вещества.

Под озимые зерновые культуры внесение гуматсодержащего карбамида наиболее целесообразно в два срока: осенью (N 20 - 30 кг/га д.в.), при содержании потенциально усвояемого азота в дерново-подзолистых суглинках и супесчаных почвах ниже 120 - 130 кг/га (Н.Н. Семененко и др., 1997), и весной в начале вегетации растений; под многолетние травы — в один прием ( весной), но можно и в два приема ( под каждый укос трав ). Под остальные сельскохозяйственные культуры карбамид вносится в основную заправку почвы, под яровые зерновых культуры можно вносить и в подкормку. При расчете на планируемый урожай дозы гуматсодержащего карбамида можно снижать на 15 - 20% по сравнению со стандартным карбамидом.

Сульфат аммония медленнодействующий рекомендуется под картофель, крестоцветные, однолетние и многолетние травы. Вносится в основную заправку почвы, под многолетние травы — в один (весной) или два приема ( под каждый укос трав).
6.3.3. Приемы рационального использования азотных

удобрений
Рациональная система применения азотных удобрений под сельскохозяйственные культуры должна учитывать биологические особенности растений в потреблении азота в онтогенезе, действие азотных удобрений на урожайность и качество выращиваемых культур, особенности трансформации соединений азота почвы и удобрений, охрану окружающей среды.

Внесенный в почву азот удобрений не только используется растениями, но и под воздействием различных микроорганизмов подвергается превращениям, в результате его содержание в минеральной форме быстро уменьшается и значительное количество переходит в различные органические соединения.

Исследования при помощи меченых атомов показали, что в среднем 20 - 30% внесенного азота закрепляется в органическом веществе почвы и практически не используется в первый год. Этот азот принимает участие в питании последующих культур, причем степень его использования из года в год уменьшается.

Закрепление азота зависит от формы удобрений, типа почвы, наличия органических остатков, а также вида возделываемых культур. Из аммиачных форм удобрений и мочевины больше закрепляется азота (около 40% от внесенного), чем из нитратных (20%). На хорошо окультуренных почвах, а также почвах, богатых гумусом, при совместном внесении минеральных и органических удобрений закрепление азота возрастает.

Внесенный в почву катион NН₄⁺ поглощается обменно в доступной для растений форме, а также закрепляется в трудноусвояемой форме. Закрепление минеральных соединений азота в почве в трудноусвояемой для растений форме может также происходить в результате фиксации катионов аммония и аммиака (NH₄ и NH₃) глинистыми минералами, химического связывания NH₄ и NH₃ почвенным органическим веществом.

Необменная фиксация азота в аммонийной форме составляет 1/4 - 1/5 от общего количества закрепленного почвой азота удобрений. Это может играть положительную роль, поскольку фиксация аммония предохраняет азот от вымывания и процессов денитрификации.

Присутствие большого количества водорастворимого и обменного калия в почве блокирует освобождение фиксированного аммония из глинистых минералов, резко снижает доступность его растениям и нитрификацию бактериями. Однако растения, а также гетеротрофные микроорганизмы, потребляя сравнительно большое количество калия, снижают блокирующее его действие на освобождение и усвоение фиксированного аммония ( Н.З. Милащенко и др., 1993).

Несмотря на то, что фиксирующая способность различных почв может колебаться в значительных пределах, в большинстве случаев фиксированный аммоний остается доступным растениям.

Химическое связывание NH₃ происходит в результате присоединения его к фенольным гидроксильным группам органических веществ с последующим включением в состав гетероциклических колец и переходом в химически устойчивую форму.

Связывание NH₄⁺ и NH₃ в сильной степени зависит от содержания органического вещества в почве. В торфяно-болотных почвах этот процесс протекает активнее, в минеральных почвах с невысоким содержанием гумуса (особенно кислых дерново-подзолистых) химическое связывание аммиачного азота органическим веществом при внесении средних доз аммиачных удобрений невелико и не может оказать существенного влияния на доступность растениям азота. Таким образом, основная роль в закреплении как аммиачного, так и нитратного азота в большинстве почв принадлежит биологической иммобилизации - превращению его в органическую форму.

Соотношение скорости процессов иммобилизации и минерализации определяет преобладание одного процесса над другим и зависит от формы азотного удобрения и наличия органического вещества. Максимальная скорость процессов минерализации и иммобилизации отмечается в первые 5 дней после внесения азота и происходит в основном в первые 2 - 3 недели.

Исследования с соединениями азота, мечеными стабильным изотопом азота ¹⁵N, позволили установить, что в полевых условиях растения усваивают непосредственно из удобрений 30 - 50% азота. Однако при внесении азотных удобрений усиливаются минерализация почвенного азота и усвоение его растениями. Коэффициенты использования азота различных форм азотных удобрений существенно не различаются, за исключением, экспериментальных условий их применения. Исследования ВИУА с ¹⁵N показали, что растения усваивают больше азота из почвы, чем из минеральных удобрений (Н.З. Милащенко и др., 1993).

Азот удобрений интенсивнее, чем азот почвы, потребляется растениями в первые 3 - 4 недели вегетации, затем усвоение его снижается, а через 40 - 50 дней (у зерновых к фазе выколашивание - начало цветения) в основном прекращается. Потребление азота растениями из почвы продолжается до конца вегетации, поэтому к уборке доля его в общем выносе несколько повышается.

Аммиачные формы азотных удобрений способствуют лучшему усвоению азота почв по сравнению с нитратными. Отмечено также, что известкование, независимо от формы удобрений, значительно увеличивает мобилизацию и усвоение растениями азота почвы.

Скорость нитрификации аммиачного и амидного азота, внесенного с удобрениями, зависит от типа почвы и степени ее окультуренности. На хорошо окультуренных дерново-подзолистых почвах нитрификация амидных и аммонийных азотных удобрений протекает значительно энергичнее, чем на слабоокультуренной.

Рядом исследований установлено, что при низкой температуре почвы минерализация и иммобилизация азота тормозятся, снижается также поглотительная способность растений к азоту и фосфору (особенно нитратного азота). При низких температурах аммонийные формы более эффективны, чем нитратные. Это связано с тем, что при низких температурах поступление и восстановление нитратного азота затрудняется, а аммонийный азот уже в корнях включается в состав аминокислот и белков. Учитывая, что основные превращения азота удобрений происходят в первые 2 - 3 недели после их внесения, повышенная концентрация нитратов в почве при низких температурах и избыточном увлажнении почв может привести к увеличению потерь азота в 2 - 3 раза и более.

Исследования, проведенные в Белорусском НИИ почвоведения и агрохимии (Н.Н. Семененко, 1997г.), показали, что при температуре 17 - 20⁰С превращение аммонийного и амидного азота в окисленную форму в дерново-подзолистых почвах происходит в основном в течение 30 суток.

При низкой температуре (5 - 7⁰С) интенсивность процесса аммонификации значительно выше интенсивности нитрификации. В почве при низких температурах больше всего азота в нитратной форме накапливается при внесении аммиачной селитры. На основании этого Н.Н. Семененко (1997 г) делает вывод, что в период ранневесенний подкормки озимых зерновых культур при прохладной погоде целесообразно применять амидные и аммонийные формы азотных удобрений.

Таким образом, благодаря нитрификации аммиачных, аммонийных и амидных удобрений в почвах азот используется растениями в основном в форме нитратов. Уже в корнях при участии фермента нитратредуктазы происходит восстановление нитратов до аммиака, который используется на образование аминокислот и амидов.

Если в почве мало минерального азота и он в растения поступает в незначительном количестве, то он почти полностью восстанавливается до аммиака, который уже в корнях превращается в органические соединения (аминокислоты, амиды и др.). При усилении обеспеченности растений азотом все большее количество его поступает в надземную часть в минеральной форме, где он усваивается. Исследования показали, что при высоком уровне азотного питания у пшеницы в корнях восстанавливалось 3 %, нитратного азота у кукурузы - 15%, остальное - в надземной массе.

При слишком высоком уровне питания, когда фермент нитратредуктаза не справляется с восстановлением нитратов, в вегетативных органах растений, в частности, в овощах, может накапливаться большое количество нитратов.

В семенах растений нитратов обычно не накапливается. Это связано с тем, что нитраты восстанавливаются на пути их передвижения в репродуктивные органы. Кроме того, сами репродуктивные органы, в частности, зерновки пшеницы и колосковые чешуйки, обладают довольно высокой нитратредуктазной активностью. Как показали исследования, имеются соединения, которые могут повышать активность фермента нитратредуктазы. Такую способность на ячмене проявил цитокинин 6-бензиламинопурин. На активность цитокининов оказывают влияние регуляторы роста из группы брассиностероидов (эпин, эмистим и др.), что способствует усилению поступления азота в растения.

Считается, что активность фермента нитратредуктазы является узким местом в цепи превращения неорганического азота, поступающего в растения, и при определенных условиях может лимитировать эффективное использование азотных удобрений (Н.З. Милащенко и др., 1993).

На эффективность азотных удобрений наиболее сильное влияние оказывает водообеспеченность. При достаточном увлажнении их действие усиливается. Этот факт можно регулировать с помощью орошения.

На усвоение азота оказывает влияние концентрация углекислого газа. В период интенсивного роста растения, имеющие большую вегетативную массу (например, кукуруза), полностью “выедают” углекислый газ, и его может не хватать. Здесь положительное влияние на использование азота почвы и урожай оказывает применение органических удобрений.

Важным моментом является соотношение питательных элементов в питании растений. Имеются данные о том, что потребление азота теснейшим образом связано с обеспеченностью их фосфором. Поэтому эффективность азота проявляется лишь при достаточной обеспеченности растений фосфором. Естественно с повышением доз макроэлементов увеличивается потребность и в микроэлементах.

Различные сорта и гибриды неодинаково отзываются на применение возрастающих доз минеральных удобрений. Одним из показателей такой способности может служить активность фермента нитратредуктазы – ключевого фермента азотного обмена, ответственного за восстановление в растении поглощенных нитратов. В связи с этим селекция зерновых культур должна быть направлена на создание сортов с высокой активностью фермента нитратредуктазы, способных много использовать азота и накапливать зерно с высоким содержанием белка. Имеются данные, что короткостебельные сорта пшеницы имеют повышенную продуктивность фотосинтеза и отличаются повышенной способностью к поглощению азота после цветения. Отсюда вполне вероятно, что между этими двумя особенностями короткостебельных сортов имеется взаимосвязь, ибо, как известно, продуктивное использование поглощенного растениями азота невозможно без повышения продуктивности фотосинтеза, а фотосинтез усиливается при усилении поглощения азота корнями ( Н.З. Милащенко и др., 1993). Таким образом, большой вклад в создание новых сортов зерновых и других сельскохозяйственных культур, способных продуктивно использовать азот вносимых удобрений, может внести новое направление в генетике и агрохимии – генетика минерального питания растений.

Чтобы получить максимальную отдачу от азотных удобрений, следует рационально распорядиться имеющимся в Беларуси ассортиментом азотных удобрений. Исследования, проведенные в НИГПИПА, показали, что наиболее эффективными формами азотных удобрений на зерновых культурах при дробном внесении является КАС и аммиачная селитра, картофеле – сульфат аммония и мочевина, на многолетних злаковых травах – сульфат аммония и аммиачная селитра (Н.Н. Семененко и др., 1997). Следует отметить, что внесение твердых форм азотных удобрений связано с большой неравномерностью (30 - 60% и более), что резко снижает их эффективность. Поэтому в производственных условиях более высокие прибавки достигаются при внесении КАС с помощью опрыскивателей, а мочевины и других твердых форм азотных удоюрений – с помощью сеялок, разбрасывателей, позволяющих равномерно вносить их в почву (РШУ-12 и др.).

В настоящее время в земледелии Беларуси наметился переход от техногенной к адаптивной интенсификации, характеризующейся энергосбережением и охраной окружающей среды.

Существенно снизить затраты азотных удобрений на получение экологически обоснованных урожаев сельскохозяйственных культур можно за счет дробного внесения и корректировки доз в основное внесение и в подкормки на основе данных содержания азота в почве и растениях. Теоретической основой диагностики условий азотного питания сельскохозяйственных культур является установленная зависимость урожайности и показателей качества продукции от содержания азота в почве и растениях.

Внесение повышенных доз азота, особенно на ранних стадиях роста зерновых, льна и др. сельскохозяйственных культур, ведет к полеганию растений, снижению урожайности и затруднению в уборке. В Германии, например, раннее полегание зерновых культур во время цветения снизило урожайность по сравнению с контрольным на 27 ц/га (Д. Шпаар и др., 1998).

Одностороннее, повышенное внесение азотных удобрений способствует и развитию болезней у зерновых культур прямым или косвенным путем. При расчете доз азота следует учитывать почвенные и погодные условия, действие предшественника и другие агротехнические факторы.

Большое влияние на урожайность оказывают сроки внесения азотных удобрений: для озимых зерновых культур – с возобновлением вегетации весной, а у яровых зерновых – до посева. С возрастающим уровнем урожайности подкормка в конце фазы кущение - начало трубкования приобретает большее значение. В Германии, за исключением пивоваренного ячменя, для всех зерновых культур применяют дробное внесение азотных удобрений. В этой стране в 1996 г. было принято постановление о принципах при применении удобрений, согласно которым при определении доз азотных удобрений необходимо учитывать содержание доступного минерального азота в почве и применять для правильного внесения удобрений весной научно обоснованные методы прогнозирования потребности сельскохозяйственных культур в азоте (Д. Шпаар и др., 1998).

Наиболее широкое распространение в Германии, США, Канаде получило определение в почве минерального азота в начале вегетации растений в слое 0 - 90 см. Найденное количество (от 15 до 85 кг N на 1 га и более) вычитают из данного или нормативного значения, которое устанавливается опытами по удобрению для разных местностей Германии. Для более точного определения потребности растений зерновых культур от конца кущения до колошения в азотеприменяется растительная диагностика с помощью экспресс-методов для определения нитратов.

В Белорусском НИИ почвоведения и агрохимии разработана система оптимизации применения азотных удобрений под зерновые культуры, картофель и многолетние травы на основе почвенно-растительной диагностики азотного питания растений. Применение этой системы дает экономию азота удобрений 20 - 40 кг/га д.в., снижение удельных энергетических затрат на 16 - 51 % на зерновых культурах и в 1,5 - 2,0 раза - на картофеле и потерь азота почвы и удобрений на 10 - 20%. Ее реализация обеспечивает также содержание нитратов в продукции ниже ПДК и снижение загрязнения окружающей среды азотистыми соединениями.

Решить важнейшую задачу рационального использования удобрений, предотвратить потери питательных элементов из удобрений и почвы в окружающую среду позволяет применение медленнодействующих азотных удобрений (медленнодействующей мочевины, сульфата аммония с полимерным покрытием и других). Производство этих удобрений планируется в ближайшее время. Их применение позволит снизить потери общего азота на легких почвах на 27 - 46%.

Усиливается поступление азота, других элементов питания при локальном внесении удобрений. Как показали исследования, при ленточном внесении удобрений в почве создаются очаги повышенной концентрации питательных элементов, которые более интенсивно и полно поглощаются растениями, чем при разбросном внесении.

При локализации удобрений аммонийный азот меньше подвергается необменному поглощению почвой, что способствует его лучшему использованию. Повышенное содержание аммонийного азота в ленте удобрений замедляет нитрификацию и способствует сокращению потерь азота за счет вымывания нитратов из корнеобитаемого слоя. Вокруг очага азотных удобрений в несколько раз возрастает мобилизация почвенного азота. В результате при локальном внесении удобрений создаются более благоприятные условия питания растений, коэффициенты использования азота из минеральных удобрений увеличиваются на 10 - 15%.

В настоящее время разработаны экологические ограничения на применение азотных удобрений под сельскохозяйственные культуры, обеспечивающие в сочетании с фосфорно-калийными и органическими удобрениями высокие урожаи, содержание нитратов в пределах ПДК и хорошее качество продукции (табл. 6.11).
Т а б л и ц а 6.11. Максимальные дозы азотных удобрений, рекомендуемые при возделывании сельскохозяйственных культур

Культура	Органические удобрения, т/га (фон)	Максимальная допустимая годовая доза азота, кг/га д.в.
Озимые зерновые (зерно)	20-30	110
Яровые зерновые (зерно)	-	110
Картофель (клубни)	60-70	110
Сахарная свекла (корнеплоды)	75-80	120
Кормовая свекла (корнеплоды)	75-100	150
Кукуруза (зеленая масса)	60-70	150
Многолетние злаковые травы (сено)	-	180
Овощи открытого грунта:
капуста	70	120
свекла столовая	40	90
морковь	-	90
томаты	40	90
огурцы	120	90
лук - репка	40	90
зеленные культуры	40	60

Указанные дозы азотных удобрений не лимитируют получение урожаев зерновых культур на уровне 60 - 80, картофеля - 350 - 400, кормовых корнеплодов - 800 - 1000, капусты - 800, столовой свеклы - 600, моркови - 600, томатов, огурцов, лука - 350 ц/га.

В условиях Беларуси, особенно в южных районах, после уборки зерновых нередко поля в течение 1,5 - 2 месяцев не заняты посевами. В этот период в условиях влажности и тепла, как правило, благоприятных для минерализации органического азота и нитрификации, в почве накапливаются нитраты, значительная часть которых при обильных осенних осадках выщелачивается в нижележащие горизонты, попадает в грунтовые воды. Предотвращение потери азота и других подвижных элементов в таких условиях обеспечивают посевом промежуточных культур.

Как показали исследования, проведенные на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах, насыщение промежуточными культурами полевых и кормовых севооборотов до 25% повысило общую продуктивность пашни на 14 - 16%, а выход переваримого протеина — на 20 - 23%. После промежуточных культур оставалось 2,0 - 2,7 т/га абсолютно сухой органической массы корневых и пожнивных остатков (с содержанием азота в них 26 - 40 кг азота). (Т.Н. Кулаковская, 1990).

Таким образом, многолетние экспериментальные исследования, проведенные в Беларуси, свидетельствуют, что рост продуктивности растениеводства на всех угодьях и почвенных разновидностях теснейшим образом связан со снабжением растений азотом. Оптимизация азотного режима почв обусловлена, с одной стороны, увеличением органического вещества и соответственно валовых запасов азота, насыщением до оптимального уровня севооборотов бобовыми культурами для использования биологического азота как наиболее дешевого и экологически безопасного из всех видов азота, используемых растениями. С другой - регулированием процессами минерализации органического вещества, решением проблемы более рационального использования азотных удобрений с учетом ассортимента, почвенно-растительной диагностики азотного питания растений, предотвращением непроизво-дительных потерь, вызывающих загрязнение окружающей среды.