CC BY
14Процессы и машины агроинженерных систем
УДК 631.12 Код ВАК 05.20.01
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РЕАКЦИЮ ПШЕНИЦЫ НА ВНЕСЕНИЕ АЗОТНЫХ
УДОБРЕНИЙ
К.М. Потетня1*, О.М. Вырова1
1 ФГБОУ ВО Уральский ГАУ, Россия, Екатеринбург.
* E-mail: [email protected]
Аннотация. В данной статье рассмотрены такие нюансы в выращивании пшеницы как -отношение пшеничной культуры к почве и зависимость урожая, время, вид и способы внесения азотных удобрений, какие факторы влияют на урожайность и как ее можно увеличить.
Порой совсем не задумываешься, как много зависит от мелочей. В выращивании пшеничных культур очень много важных мелочей. Чтобы получить большой урожай нужно учесть состояние почвы, ее расположение относительно рельефа, климат, нужно подобрать правильные удобрения в правильных дозах и видах, вовремя их применить. Ведь от вида удобрения (гранулы или жидкость) зависит степень проникновения удобрения в почву, а так же скорость насыщения растения этим удобрением.
Ключевые слова: сельское хозяйство, пшеница, внесение азота, удобрение, жидкие удобрения, азот, реакция, аммонийная селитра, посев.
FACTORS AFFECTING THE REACTION OF WHEAT ON THE APPLICATION OF
NITROGEN FERTILIZERS K.M. Potetniya1*, O. M. Vyrova1
1 FSBEI HE Ural SAU, Russia, Ekaterinburg.
* E-mail: [email protected]
Abstract. This article discusses such nuances in wheat cultivation as the ratio of wheat crops to the soil and the dependence of the crop, the time, type and methods of applying nitrogen fertilizers, which factors affect the yield and how it can be increased.
Sometimes you don't even think about how much depends on the little things. There are a lot of important details in growing wheat crops. To get a large crop, you need to take into account the state of the soil, its location relative to the terrain, the climate, you need to choose the right fertilizers in the right doses and types, and apply them in time. After all, the type of fertilizer (granules or liquid) depends on the degree of penetration of fertilizer into the soil, as well as the rate of saturation of the plant with this fertilizer.
Keywords: agriculture, wheat, nitrogen application, fertilizer, liquid fertilizers, nitrogen, reaction, ammonium nitrate, seeding.
Постановка проблемы (Introduction)
Использование внесенных азотных удобрений зависит от наличия азота в почве и потенциальных потерь внесенного азота. Различные другие агрономические факторы могут вызвать плохую реакцию на внесенный азот.
Сорта пшеницы с более высоким потенциалом урожайности будут реагировать на более высокие нормы вносимого азота, чем сорта с более низким потенциалом урожайности, при условии, что другие факторы не являются ограничивающими.
Доступный азот почвы во время посадки является одним из основных факторов, влияющих на реакцию растений на азотное удобрение. Почвы с низким содержанием доступного растениям азота потребуют большего количества азотных удобрений.
Поздний посев обычно приводит к снижению потенциала урожайности и, следовательно, снижению реакции азотных удобрений из-за соотношения влаги и тепла. Кроме того, существует больший риск потери урожая из-за повышенного давления болезней, насекомых, Морозов и плохих условий сбора урожая.
Сорняки конкурируют с растениями пшеницы за влажность, питательные вещества и свет. Внесенные азотные удобрения могут стимулировать рост проростков сорняков почти в той же степени, что и пшеницу. Поэтому важно контролировать сорняки, чтобы свести к минимуму конкуренцию между сорняками и растениями пшеницы. Бандажное удобрение или внесение удобрений в семена делают их менее доступными для сорняков в начале вегетационного периода. Однако, если внесено слишком много удобрений, повреждение саженца уменьшит всхожесть, что приведет к усилению конкуренции со стороны сорняков.[1]
Хорошо питающиеся, здоровые растения обеспечивают определенную устойчивость ко многим болезнетворным организмам. Недостаточно взращенные растения пшеницы, по-видимому, предрасположены к определенным заболеваниям, таким как общий корень. Общая корневая гниль уменьшается, когда растения пшеницы поглощают аммонийный азот, и увеличивается, когда растения поглощают чрезмерное количество нитратного азота.
В зонах с меньшим количеством осадков необходимо учитывать запасы влаги в почве при выборе норм удобрений. На почвах со средней текстурой (суглинок) в зонах коричневой и темно-коричневой почвы влажная почва на глубину 75 см и 68 см соответственно считается подходящей для повторной обработки стерни. На мелкозернистых (глинистых) почвах в зонах коричневой и темно-коричневой почвы влажная почва глубиной 55 см и 50 см соответственно, считается подходящей для повторного посева. Когда влажность почвы превышает эти уровни, более высокий уровень азота обычно дает экономическую отдачу. Если вся зона укоренения (90-120 см) влажная, можно использовать нормы внесения в два раза больше, чем обычно рекомендуется.
Риск повреждения или гибели урожая выше на плохо дренированных или подверженных наводнениям полях. На этих полях рекомендуется применять меньшее количество азотных удобрений, если невозможно обеспечить адекватный дренаж. Хотя хорошо удобренные культуры обычно выдерживают больше воды, если вода стоит более 2 или 3 дней, вызывая условия насыщения, это может привести к значительному повреждению посевов или полной гибели. [2]
Крупнозернистые почвы с уровнем грунтовых вод глубже 1,2-1,8 м ниже поверхности часто бывают засушливыми. Потенциал урожайности в значительной степени ограничен недостатком влаги. Для этих почв обычно не рекомендуются высокие дозы азотных удобрений.
Методология и методы исследования (Methods) Азот из удобрений, содержащих аммиак или мочевину, может испаряться в виде газообразного аммиака в атмосферу. Испарение аммиака увеличивается с увеличением pH почвы, содержания карбонатов в почве и pH добавленного удобрения. Эти типы потерь намного больше с мочевиной (46-0-0), чем с аммиачно-нитратными удобрениями (34-0-0) и сульфатом аммония (210-0-24).
Потери больше в щелочных (с высоким pH) почвах, чем в кислых почвах. И выше в сухих по сравнению с влажными почвенными условиями.
Потери от песчаных почв обычно выше, чем от более тяжелых фактурных почв, и больше при высоких температурах, чем при низких температурах. Наибольшие потери летучих веществ могут произойти там, где достаточно влаги, чтобы внести удобрение в раствор, но недостаточно, чтобы переместить его в почву, а затем в жарких, сухих ветреных условиях. Потери из-за испарения аммиака могут быть устранены или значительно уменьшены, если удобрение связано или хорошо включено в почву.
Аммонийная (NH4+) форма азота может временно удерживаться некоторыми глинистыми минералами. Большая часть этого азота может быть использована растениями в определенное время в течение вегетационного периода. Фиксация аммония обычно не считается основным фактором, снижающим доступность азота в удобрениях.
Азотные удобрения могут теряться со сточными водами и из-за эрозии почвы, вызванной ветром или водой. Потери стока внесенных удобрений можно уменьшить, внося удобрения в почву. Для минимизации потерь азота следует использовать культурные методы борьбы с ветровой и водной эрозией. Как правило, не рекомендуется вносить удобрения в мерзлые почвы. [4,5]
Под выщелачиванием понимается перемещение нитратного азота в почвенном растворе через корневую зону и из нее. Когда происходит выщелачивание, азот теряется из корневой зоны, тем самым снижая использование азота растениями пшеницы. Эти природные потери минимальны зимой и в период вегетации. Однако вымывание нитратов может происходить поздней осенью или ранней весной, особенно на песчаных или орошаемых почвах. Выщелачивание также может стать серьезной проблемой на летних землях. Как правило, выщелачивание нитратов представляет собой
менее серьезную проблему в глинистых почвах. Потери азота при выщелачивании весной, близком к посеву, на большинстве почв минимальны. Потери от выщелачивания также сокращаются за счет внесения в почву аммиачных удобрений.
Иммобилизация означает преобразование доступного для растений азота в органический азот почвенными микроорганизмами. Этот азот не теряется, но временно связывается и медленно высвобождается для использования в сельскохозяйственных культурах за счет минерализации. Важно помнить, что почвенные микробы конкурируют с растущими культурами за внесенные азотные удобрения, что может привести к снижению роста сельскохозяйственных культур.
Иммобилизация аммонийного азота несколько больше, чем иммобилизация нитратного азота. Значительное количество неорганического азота удаляется иммобилизацией (от 20 до 40%) из доступной формы. Более высокая иммобилизация азота в поверхностном слое почвы при минимальной и нулевой обработке почвы может снизить доступный азот для сельскохозяйственных культур в начале вегетационного периода. Кольцевание азота эффективно для уменьшения потерь азота за счет фиксации.
Этот процесс приводит к восстановлению нитратного азота до азотистых газов, таких как азот (N2) и закись азота, которые теряются в атмосферу. Значительное количество нитратного азота может быть потеряно в результате денитрификации, когда почвы временно влажные (ранней весной или после сильных дождей). Это связано с тем, что микроорганизмы, которые превращают нитраты в азотсодержащий газ, оптимально работают в условиях высокой влажности или насыщенной почвы.
Денитрификация: NO3 ^ NO2 ^ N2O
NO N2
Районы, которые имеют тенденцию быть насыщенными в течение продолжительных периодов весной, являются наиболее подверженными значительным потерям при денитрификации. По этой причине азотные удобрения не следует вносить осенью в районы, подверженные насыщенным почвенным условиям весной, или на низинные земли, подверженные затоплению. Из-за возможных потерь при денитрификации обычно рекомендуется, чтобы азот, вносимый осенью, был связан в аммонийной форме и вносился как можно позже, когда почва холодная, чтобы азот оставался в аммонийной форме. Потери при денитрификации не происходят, пока азот удобрений присутствует в форме аммония. На полях летом доступный азот присутствует в нитратной форме, и поэтому весьма уязвим для потерь в условиях избыточной влажности.
Результаты (Results)
Способ и время внесения азотных удобрений могут иметь значительное влияние на эффективность азотных удобрений за счет увеличения урожайности и / или белка. Способы нанесения включают:
1. Бурение с семенами
2. Размещение боковой полосы
3. Бандажирование в почву перед посевом
4. Распространение и внесение в почву
5. Удобрение для очагов или гнезд
6. Некорневая подкормка
Существует ряд факторов, которые будут влиять на степень реакции пшеницы на азотные удобрения и их внесение. Они включают:
1. Норма внесения удобрений - чем выше норма, тем меньше будет влияние внесения удобрений.
2. Уровни испытания грунта - чем выше уровень испытания грунта, тем меньше будет ударное воздействие.
3. Чем выше количество осадков, тем меньше влияние оказывает размещение.
4. Аммиачная селитра менее чувствительна к внесению, чем удобрения на основе мочевины. Безводный аммиак (КН3) должен быть перевязан.
5. Севооборот - чередование зернобобовых культур с зерновыми может снизить влияние размещения. [3]
Вносить азот с посевным материалом - это один из наиболее эффективных способов внесения азотных удобрений. Безопасные нормы внесения азотных удобрений, которые могут быть внесены в семена, представлены в таблице ниже. Если условия влажности посевного ложа благоприятны, с семенами можно внести до 45 кг К/га. Более 20 кг К/га при внесении двухдисковой сеялкой может вызвать повреждение рассады и снизить урожай. Более высокие нормы мочевины можно использовать с сеялкой и удобрения в более широкой полосе. Многие пневматические сеялки способны создавать полосу шириной 10 - 20 сантиметров.
Расположение боковой полосы азота равно по эффективности азоту, внесенному с семенами, однако его преимущество состоит в том, что можно использовать большее количество семян. Крепления для бокового бандажа доступны только на некоторых типов пневматических сеялок и оборудования для прямого посева. Следовательно, этот тип внесения азота имеет ограничения для удобрения яровой пшеницы. В последние годы была разработана форма боковой обвязки - система парных рядов, при которой удобрения вносятся между двумя семенными рядами. Некоторые пневматические сеялки могут быть адаптированы для этой цели. Преимущество бокового окаймления состоит в том, что удобрения доступны наиболее избирательно, благоприятствуя урожаю больше, чем сорнякам.
Внесение азота в почву перед посевом примерно равно эффективности бокового бандажирования или посеву семян. Азотные удобрения вносятся полосой за хвостовиком или диском на глубину от 7,5 до 10 см. Как правило, посев можно производить сразу после внесения
удобрений. Раньше рекомендовалось отложить посев на два дня после удобрения безводным аммиаком (КН3). Однако во многих почвах, если КН3 находится на расстоянии 5-7,5 см от семян, КН3 можно вносить во время посева. Повреждение семян КН3 наиболее вероятно в засушливых условиях на песчаных почвах при недостаточном отделении от семян. Азотные удобрения следует вносить глубже в песчаные почвы, чем в суглинки или тяжелые почвы. Узкое расстояние между полосами от 25 до 30 см лучше, чем более широкое расстояние, особенно в условиях низкой влажности. Исследования показали, что при низкой влажности почвы, в прохладных весенних условиях более узкие междурядья более эффективны для минимизации временного или продолжительного сезонного дефицита азота. [6]
Как правило, этот метод внедрения в почву не приводит к увеличению урожайности и / или белка столь же значительно, как при размещении полос. Чтобы свести к минимуму потери от испарения, мочевину и жидкие или сухие удобрения, содержащие мочевину, следует хорошо заложить в почву. Неглубокое внесение этих удобрений может привести к испарению аммиака. В случаях, когда заделка нежелательна по причинам, связанным с влажностью или сохранением почвы, потери сокращаются путем внесения удобрений при температуре почвы ниже 5 ° С или внесения удобрений из нитрата аммония, которые не подвержены потерям при испарении.
В ходе исследования обнаружилось, что внесение мочевины осенью путем размещения гнезда с использованием гранул мочевины весом 2 г, помещенных в почву рядами на расстоянии 45 см с интервалом 40 см, что привело к увеличению урожайности примерно до 90% от урожайности, полученной с весенним внесением азота. Как и в случае с широкими полосами, широко расположенные гнезда могут ограничивать доступность удобрений для сельскохозяйственных культур, особенно в условиях сухой или прохладной почвы. [8]
Азот в жидкой форме применялся на листве, перед этапом мягкого теста с некоторым успехом для увеличения содержания белка в пшенице. Внесение обычно составляет от 7 до 15 кг / га N. Нормы содержания азота выше 20 кг / га могут потенциально вызвать ожог тканей, что может привести к повреждению урожая.
Относительная эффективность азотных удобрений в зависимости от времени внесения и метода внесения сильно варьируется из года в год из-за условий окружающей среды. Обычно азот, вносимый весной при посеве более эффективен для увеличения урожайности пшеницы и / или содержания белка, чем добавление азота осенью. Однако бывают исключения. В засушливых районах, где качество семенного ложа и сохранение влажности являются серьезной проблемой, весеннее внесение имеет недостаток, заключающийся в том, что почва глубоко обрабатывается и приводит к потере влажности почвы. Исследования показали, что в засушливых районах, таких как зоны коричневой и темно-коричневой почвы, нет большой разницы между осенним и весенним внесением безводного аммиака. Исследования с нитратом аммония (34-0-0) показали, что потери нитрата из-за денитрификации и иммобилизации в разлагающихся растительных остатках
значительны в почвах. Следовательно, исследования показали, что в годы благоприятной влажности урожайность азота мочевины с весенним внесением, как правило, была выше, чем с азотом с глубокими полосами, чем с азотом для распыления. Однако в засушливые годы урожайность пшеницы не зависела от азотных удобрений или применяемых методов внесения удобрений. Общие относительные рейтинги доходности для весеннего диапазона, осеннего диапазона, весеннего вещания и осеннего вещания составляли 100, 95, 94 и 91% соответственно. В засушливые годы осенняя раздача мочевины принесла наибольшую прибыль в основном из-за более низких затрат на рассылку по сравнению с ленточным удобрением. В годы с благоприятным уровнем влажности разница в чистой прибыли между системами управления удобрениями была незначительной. Внесение удобрений осенью часто может быть выгодным, поскольку снижает потребность в рабочей силе и может повысить своевременность весенних операций. Как правило, осенью цены на удобрения ниже, поэтому целесообразно рассмотреть возможность внесения удобрений осенью.
Благодаря разработке нового оборудования для прямого посева, которое позволяет производить посев и внесение удобрений за один проход, это поможет свести к минимуму временные факторы при весеннем внесении удобрений.
Исследования показали, что в засушливых условиях, которые чаще всего встречаются на коричневых, темно-коричневых и некоторых деградированных почвах, осенняя рассыпка азота может быть на 75-100% эффективнее, чем азотная распыление мочевины весной года, а осеннее внесение азота с помощью бандажа на 90-105% эффективнее, чем весеннее бандажирование. Если почва весной очень сухая, обработка почвы, связанная с глубокой обвязкой, может еще больше высушить почву, что сделает ее значительно менее эффективной, чем осеннее бандажирование, из-за потери влаги в почве. [7]
Когда почва очень влажная и даже насыщенная в течение нескольких недель весной, азот, внесенный в осеннюю разводку, может составлять 20% или меньше, что не менее эффективно, чем весенний азот. В этих условиях азот с осенними полосами может быть на 75-85% эффективнее, чем с весенними полосами.
Обсуждение и выводы (Discussion and Conclusion)
Как мы можем наблюдать из этой статьи, внесение азотного удобрения осенью гораздо выгоднее с разных сторон - экономической и практической. Благодаря разным исследованиям, можно сразу учесть все нюансы в выращивании пшеничных культур и получить если не большой урожай, то достаточный.
Библиографический список
1. Потетня К.М. Обзор целесообразности применения рабочих органов с одновременным внесеньем различных составов удобрений // В сборнике: Системная интеграция научных
знаний. Сборник трудов Международной научно-практической конференции, посвященной дню инженера-механика. 2020. С. 126-128.
2. Садов А.А., Потетня К.М., Устюгов А.Д., Носков А.И. Проект дистанционного комплекса измерения почвенных показателей как инструмент цифровизации сельского хозяйства //Научно-технический вестник технические системы в АПК. 2020. № 2 (7). С. 45-51.
3. Новопашин Л.А., Александров В.А., Садов А.А., Потетня К.М., Жарков В.А. Основные системы технического обслуживания и восстановление техоборудования птицеводства // В сборнике: Инженерно-технические решения сборник студенческих технических решений. 2019. С. 147-148.
4. Садов А.А., Потетня К.М., Носков А.И. Проект роторной гидропонной установки с автоматизированным процессом выращивания культур // Научно-технический вестник технические системы в АПК. 2019. № 3 (3). С. 39-45.
5. Потетня К.М., Садов А.А., Вырова О.М., Панков Ю.В. Роль и виды удобрений в сельском хозяйстве // Научно-технический вестник технические системы в АПК. 2019. № 5 (5). С. 25-33.
6. Новопашин Л.А., Денежко Л.В., Панков Ю.В., Потетня К.М., Садов А.А., Минухин Л.А. Совершенствование методов диагностики сельскохозяйственной техники // Аграрное образование и наука. 2018. № 2. С. 17.
7. Садов А.А., Шорохов П.Н., Юсупов М.Л., Зеленин А.Н. Возможность использование беспилотных летательных аппаратов в сельском хозяйстве для проведения анализов полей// В книге: Институциональные преобразования АПК России в условиях глобальных вызовов. Сборник тезисов по материалам III Международной конференции. Отв. за выпуск А.Г. Кощаев. 2019. С. 104.
8. Голдина И.И. Цифровое сельское хозяйство: состояние и перспективы / Иовлев Г. А. - Текст: электронный // Научно-технический вестник Технические системы в АПК. - №1 (6) 2020г. - с.21-27. - URL: https://www.texvestnik.ru/kopiya-ntvtsvapk-2019-3 (дата обращения: 10.12.2020)
References
1. Potetnya K.M. Review of the feasibility of using working bodies with the simultaneous introduction of different compositions of fertilizers // In the collection: System integration of scientific knowledge. Proceedings of the International Scientific and Practical Conference dedicated to the Day of Mechanical Engineer. 2020.S. 126-128.
2. Sadov A.A., Potetnya K.M., Ustyugov A.D., Noskov A.I. Project of a remote complex for measuring soil indicators as a tool for digitalization of agriculture // Scientific and technical bulletin of technical systems in the agro-industrial complex. 2020. No. 2 (7). S. 45-51.
3. Novopashin L.A., Alexandrov V.A., Sadov A.A., Potetnya K.M., Zharkov V.A. Main maintenance systems and restoration of technical equipment for poultry farming // In the collection: Engineering solutions, a collection of student technical solutions. 2019.S. 147-148.
4. Sadov A.A., Potetnya K.M., Noskov A.I. The project of a rotary hydroponic plant with an automated process of growing crops // Scientific and technical bulletin of technical systems in the agro-industrial complex. 2019. No. 3 (3). S. 39-45.
5. Potetnya KM, Sadov AA, Vyrova OM, Pankov Yu.V. The role and types of fertilizers in agriculture // Scientific and technical bulletin of technical systems in the agro-industrial complex. 2019. No. 5 (5). S. 2533.
6. Novopashin L.A., Denezhko L.V., Pankov Yu.V., Potetnya K.M., Sadov A.A., Minukhin L.A. Improvement of diagnostic methods for agricultural machinery // Agrarian education and science. 2018.No. 2.P. 17.
7. Sadov A.A., Shorokhov P.N., Yusupov M.L., Zelenin A.N. The possibility of using unmanned aerial vehicles in agriculture to conduct field analyzes // In the book: Institutional transformations of the agro-industrial complex of Russia in the context of global challenges. Collection of abstracts based on the materials of the III International conference. Resp. for the release of A.G. Koschaev. 2019.S. 104.
8. Goldina I.I. Digital agriculture: state and prospects / Iovlev G.A. - Text: electronic // Scientific and technical bulletin Technical systems in the agro-industrial complex. - No. 1 (6) 2020 - p.21-27. - URL: https://www.texvestnik.ru/kopiya-ntvtsvapk-2019-3 (date accessed: 10.12.2020)
