АЗОТ ПІСЛЯ «ПОТОПУ»

Олександр Гончаров, науковий співробітник з агрономії ТОВ «Агросфера LTD» (Україна)

Усе добре, коли буває в міру. Рясні опади, які заливали поля в квітні й травні цього року – наочний приклад того, що «більше» й «краще» – це не одне і те саме. Надлишок вологи витісняє з ґрунту необхідне для кореневої системи повітря. А якщо вологи забагато, то на затоплених полях посіви «пірнають» у воду «з головою» на кілька днів.

За певних умов рослини можуть витримати навіть таку «неприємність». Але наслідки «потопу» проявляються навіть після дуже швидкого підсихання верхнього шару ґрунту. До того ж разом із водою з поля «йдуть» і поживні речовини мінеральних добрив.

Першою «жертвою» повені або перезволоження стає наймобільніша форма азоту – нітратна.

ДЕНІТРИФІКАЦІЯ І ПРОМИВАННЯ АЗОТУ

Нітратний азот (NO₃^–) на перезволожених ґрунтах втрачається унаслідок денітрифікації або вилуговування (промивання). Денітрифікацією є процес перетворення бактеріями ґрунту нітратів у газоподібні оксиди і молекулярний азот. До денітрифікуючих бактерій належать представники понад 150 видів із 50 родів (у тому числі Pseudomonas, Achromobacter, Bacillus). Денітрифікуючі бактерії є факультативними анаеробами. Вони використовують кисень повітря для окислення органічних речовин. Але в анаеробних умовах вони «дихають завдяки нітратам», тобто використовують кисень, який у них міститься.

На інтенсивність денітрифікації впливають багато чинників. Найважливіші – відсутність повітря в ґрунті (ґрунт перезволожений або механічно ущільнений) і наявність достатньої кількості нітратів. Для початку інтенсивного процесу денітрифікації на затоплених ґрунтах, потрібно від двох до трьох днів. За день втрачається в середньому від 3 до 4% азоту. Втрати ґрунту від денітрифікації в добре дренованих ґрунтах становлять від 2 до 25% нітратного азоту, а в погано дренованих – від 6 до 55%. Тривале затоплення може стати причиною значних втрат.

Нітратне дихання енергетично менш вигідне, ніж звичайне. За отримання доступу до молекулярного кисню повітря бактерії «переключаються» на його використання і процес денітрифікації припиняється. Тому розпушування ґрунту (руйнування ґрунтової кірки) не лише поліпшує забезпечення кореневої системи рослин киснем, але також припиняє руйнівну діяльність нітрифікуючих бактерій.

Ще одним шляхом втрат нітратного азоту є його вилуговування (промивання). Тобто міграція розчинених у воді нітратів за межі «зони доступу» кореневої системи. На цей процес впливає інфільтрація вологи в ґрунті, яка, своєю чергою, залежить від прибуткової (кількість опадів) і видаткової (поглинання ґрунтом, використання рослинами) частин водного балансу.

Азот промивається, коли вміст води в ґрунті перевищує максимальну утримувальну здатність ґрунту. Втрати нітратного азоту можуть становити 30–40% від загальної кількості, внесеного з мінеральними добривами. У США середні щорічні втрати азоту під час вирощування кукурудзи від промивання становлять 40–75 кг д.р./га за рік. В екстремальних умовах можлива втрата практично 100% нітратного азоту, що міститься в кореневмісному шарі ґрунту.

Втрати азоту від денітрифікації й промивання досягають максимуму за трьох умов: ґрунт надмірно вологий, азот добрив перебуває переважно в нітратній формі, температура ґрунту висока. Переважно втрати залежать від водопроникності ґрунту та інтенсивності випадання опадів. Якщо волога опадів легко «входить і виходить» у ґрунт, то основні втрати будуть викликані промиванням азоту. А якщо волога надовго затримується в порах щільного ґрунту, то виникають аеробні умови, які «вмикають» процес денітрифікації.

НIТРИФIКАЦIЯ АМОНIЙНОГО АЗОТУ

Внесення високих норм азотних добрив у нітратній формі (аміачна або кальцієва селітри) перед сівбою може мати катастрофічні наслідки. Практично весь азот може «втекти» з поля, залишивши рослини кукурудзи «голодними», а кишені фермера – порожніми. Тому в тих регіонах, де існує ризик повеней і затоплення посівів, вважають за краще використовувати добрива з азотом у амонійній формі.

Це дає змогу скоротити втрати, втім, уникнути їх повністю на вдається. Амонійний азот за певних умов трансформується в ґрунті у нітратний, тому деякі втрати неминучі навіть за використання безводного аміаку.

Перетворення амонію в нітрат є результатом діяльності мікроорганізмів ґрунту – нітрифікуючих бактерій. Для нітрифікації дуже важлива температура ґрунту (швидше відбувається у «теплих» ґрунтах, повільніше – в «холодних») і наявність повітря (аеробні умови). Гранульована сечовина переходить у амонійну форму в процесі гідролізу. Тому карбамід перетворюється в нітрат повільніше, ніж КАС.

Середня швидкість нітрифікації за температури ґрунту менше 18°С становить близько 2,5% у день, а за більш високих – може перевищувати 4,5%. У теплу погоду значна частина азоту перетворюється в нітрати. І що тепліший ґрунт, то інтенсивніше відбувається цей процес.

Випадання рясних опадів через день-два після внесення КАСу або карбаміду призводить до мінімальних втрат азоту. Але після нітрифікації (переходу азоту з аміачної форми в нітратну) протягом 1–2 місяців затоплення поля спричинює втрату понад 50% внесеного мінерального азоту. Що більший інтервал між внесенням амонійного азоту і затопленням поля, то більше амонію перетвориться в нітрат.

Приміром, за внесення 200 кг д.р. азоту/га в формі КАС (32%) за три тижні до «потопу» за температури ґрунту близько 15°С у нітратну форму перейде близько 120 кг д.р. азоту (200 × 0,6). А за внесення такої самої кількості азоту за тиждень до затоплення поля – лише 50 кг азоту в д.р. (200 × 0,25).

Якщо восени або ранньою весною внести форму азоту, що проходить нітрифікацію швидше, ніж безводний аміак (сечовина, сульфат амонію, гній) або містить частину N у нітратній формі (нітрат амонію чи КАС), то практично весь азот до початку вегетації кукурудзи перейде в нітратну форму. Тобто за випадання рясних опадів (весняний «сезон дощів») неминучі величезні втрати д.р. добрив. Тому, що ближче до сівби внести азотні добрива, то більше шансів їх «цільового використання» культурними рослинами і менша ймовірність втрат.

ПОПЕРЕДНІЙ ПРОГНОЗ ЗБИТКІВ

Уміст нітратного, амонійного й амідного азоту в добриві істотно впливає на втрати від промивання та нітрифікації. При цьому слід брати до уваги трансформацію амонійних/амідних форм у нітратну протягом періоду від внесення добрива до затоплення поля.

Кількість опадів, що випали, й тривалість затоплення (перезволоження) дають змогу визначити втрати нітратного азоту

Алгоритм розрахунків на прикладах:

Приклад №1. Під передпосівну культивацію внесли 350 л КАС, тобто 100 кг азоту д.р./га. Через 10 днів після сівби випали рясні опади, що затопили поле на два дні. Температура ґрунту в цей період була близько 17°С. Скільки втрачено азоту?

Рішення: За затоплення втрачається азот у нітратній формі. Тому 25% азоту КАС, тобто та частина, яка перебуває в нітратній формі, гарантовано втрачається. Крім того, втрачається частина азоту, що утворився в результаті нітрифікації амонійного й амідного азоту. Процес нітрифікації тривав 10 днів, за день нітрифікації піддавалося приблизно 2,5% амонійного азоту.

Таким чином, втрати азоту становитимуть:

(0,25 × 100 кг N д.р./га) + (10 днів × 0,025 × 75 кг N д.р./га) = 25 + 18,75 = 43,75 кг д.р. N/га.

Тобто за таких умов очікуються втрати понад 40% азоту, внесеного з добривом.

Приклад №2. Під передпосівну культивацію внесли 175 кг д.р. N/га в формі карбаміду. Ґрунт погано дренований. Через три тижні після внесення добрива поле було затоплено протягом семи днів. Скільки азоту втрачено?

Рішення: Визначаємо кількість азоту в формі нітрату. Згідно з таблицею, 50% сечовини буде у формі NO₃– N. Через три тижні після внесення карбаміду 50% азоту перейшло в нітратну форму. Тобто 175 кг д.в. N × 50% = 88 кг д.р. N.

Щоб бактерії почали процес денітрифікації, необхідно мінімум два дні. Тому денітрифікація відбувалася протягом п’яти днів, кожен день втрачалося 4% нітратного азоту. Тобто за 5 днів втрачено 20% від загальної кількості азоту в нітратній формі. Це склало 88 × 20% = 18 кг д.р. N. При цьому в ґрунті залишилося 157 кг азоту в д.р. Кукурудза після такого тривалого перебування в затопленому стані, швидше за все, загинула б.

Подібна методика оцінки втрат азоту не надто точна, але дає хоча б приблизне уявлення про втрати. Для отримання точних даних варто провести аналіз ґрунту. При цьому проби необхідно брати з різних шарів ґрунту: від верхніх (5–8 см) до глибини 30 см.

Якщо вміст нітратного азоту в ґрунті перевищує 25 ppm, то це означає, що азоту, доступного для рослин, удосталь. Тому проведення підживлення не є життєво необхідним.

Якщо вміст нітратного азоту становить від 11 до 25 частин на мільйон, то доцільно провести підживлення азотними добривами в нормі 30–100 кг д.р./азоту/га. Якщо рівень нітратного азоту в ґрунті перебуває в інтервалі 18–11 ppm, то слід вносити як мінімум 50–70 кг д.р. азоту/га. За вищого вмісту нітратів можна обійтися внесенням 30–40 кг д.р. азоту/га.

Якщо вміст нітратів становить менше 11 частин на мільйон, доцільно внести 100 – 150 кг д.р. азоту/га.

КОМПЕНСАЦІЯ ВТРАТ: ЧИМ, КОЛИ І ЯК

Рослини кукурудзи до стадії розвитку V6 споживають приблизно 5% азоту від загальної сезонної потреби. Але від стадії V6 до VT (поява волоті) у кукурудзи «з’являється апетит» і вона поглинає приблизно 60% від річної норми азоту. Тобто приблизно 100–120 кг д.р. азоту/га. Період швидкого росту культури триває близько місяця, і якщо протягом цього періоду кукурудза залишиться «недогодованою», то вона «помститься» істотним недобором урожаю.

Чи може підживлення компенсувати втрачений азот? За даними американських дослідників, дефіцит азоту в фазі V6 вдавалося компенсувати підживленням до фази R1. Нестачу азоту вдається успішно подолати без зменшення врожайності за внесення азотних добрив до стадії V11. Застосування азотних добрив у фазі від V12 до V16 супроводжувалося зниженням врожайності на 3% порівняно з варіантом, де весь азот вносили під час сівби і втрат його не було. Кращі результати забезпечувало поверхневе внесення карбаміду, обробленого інгібітором уреази. За швидкого підсихання поверхні поля на легких, добре дренованих ґрунтах доцільно внесення аміачної селітри в міжряддя за висоти рослин близько 30 см.

Важкі ґрунти після випадання опадів залишаються вологими тривалий час. Тому внесення мінеральних добрив із загортанням їх у міжряддя за таких умов недоцільне: вчасно –неможливо, а пізно – марні витрати. Тому для оперативного відшкодування втраченого азоту доводиться покладатися на поверхневе внесення гранульованих мінеральних добрив: сульфату амонію (21-0-0-24) і сечовини (46-0-0).

У перерахунку на вартість 1 кг д.р. сечовина дешевше, ніж сульфат амонію. Але газоподібні втрати азоту (у вигляді аміаку) з карбаміду можуть досягати 20–30%.

Сечовина, внесена у сухий ґрунт, починає поступово випаровуватися. Швидкість випаровування досягає максимуму приблизно через три дні й залежить від типу ґрунту та його вологості. Зазвичай на лужних ґрунтах газоподібні втрати азоту вище, ніж на кислих. А за внесення сечовини на поверхню вологого ґрунту втрати азоту істотно більші, ніж під час розкидання по сухому ґрунту.

Втрати азоту за поверхневого внесення сечовини можна зменшити шляхом обробки гранульованої сечовини інгібітором уреази (NBPT або NPPT). Інгібітори нітрифікації (д.р. нітрапірін або DCD) тимчасово перешкоджають процесу нітрифікації.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО ВИКОРИСТАННЯ АЗОТНИХ ДОБРИВ В УМОВАХ ВИСОКОЇ ЙМОВІРНОСТІ ЗАТОПЛЕННЯ

1. Вносити добрива, що містять переважно амонійний або амідний азот. Тобто використовувати безводний аміак, аміачну воду, карбамід, сульфат амонію або КАС.
2. Вносити добрива безпосередньо перед сівбою для унеможливлення нітрифікації амонійного азоту і його перетворення в мобільну нітратну форму.
3. За високої ймовірностi рясних опадiв після сівби, варто заздалегідь запланувати почасткове внесення азотних добрив. За використання нітратних добрив (аміачної або кальцієвої селітри) їх доцільно вносити в міжряддя вегетуючої кукурудзи до формування на рослинах 6 пар листя.
4. За затоплення або перезволоження поля необхідно оцінити втрати азоту залежно від умов, що склалися (тривалість періоду перезволоження, температура ґрунту і повітря, ступінь дренування ґрунту), а також кількості та форми внесеного в мінеральних добривах азоту.
5. За потреби терміново компенсувати дефіцит азоту доцільно провести поверхневе підживлення розкидачем. Можна використовувати гранульований сульфат амонію чи карбамід. Під час внесення карбаміду на вологий ґрунт, застосування інгібіторів уреази виправдане.
6. На полях, які швидко висихають, доцільно компенсувати втрачений азот шляхом внесення в міжряддя КАС або аміачної селітри.

Денітрифікація нітратних форм азоту залежно від температури ґрунту і тривалості періоду затоплення (надмірного зволоження ґрунту)