Засуха, семена, удобрения

Внесение удобрений при посеве является общепринятой практикой. Это экономно, эффективно и технологично.
А при использовании No-Till технологии – просто необходимо.
Как еще обеспечить растения фосфором при посеве в необработанную почву?
Но при дефиците влаги в верхнем слое почвы минеральные удобрения могут оказаться опасными для набухающих прорастающих семян, а также молодых растений.

---

Симптомы фитотоксического действия минеральных удобрений разнообразны:

1. Семена набухают, но не прорастают.
2. Семена формируют стебель, но не корневую систему.
3. Сформировавшиеся проростки погибают, не появляясь на поверхности почвы.
4. Всходы появляются только там, где локально больше влаги или меньше удобрений.

При выпадении обильных осадков симптомы сглаживаются, а угнетенные растения получают второй шанс. Но в условиях продолжительной засухи избыток припосевных удобрений приводит к сильному изреживанию всходов, а иногда – к полной гибели посевов.

СОЛЕВОЙ ИНДЕКС УДОБРЕНИЙ

Ничто так не притупляет голод, как жажда.
Семен Альтов

Минеральные удобрения – это неорганические соли, содержащие элементы питания в доступной для усвоения корневой системой растений форме.

Растения поглощают питательные вещества в виде водного раствора. Для растворения гранул удобрений необходимо наличие достаточного количества влаги в почве. Чем выше концентрация минеральных солей в почвенном растворе, тем выше его осмотическое давление. Так как клеточные стенки набухших семян и проростков проницаемы для влаги, то при контакте с концентрированным почвенным раствором или гранулами удобрений они выполняют функцию полупроницаемой мембраны, через которую влага «входит и выходит», двигаясь в сторону раствора с большим осмотическим давлением.

Обычно влага движется снаружи внутрь. Но при высокой концентрации водорастворимых минеральных солей в окружающем пространстве, поступление воды в прорастающие семена может оказаться заблокированным.

Семена злаков (пшеница, ячмень) поглощают воду за счет силы набухания коллоидов семян. Первую порцию влаги (примерно 60% воды) семена поглощают даже в засоленной почве. Поглощение оставшейся воды (около 40%) происходит за счет осмотического давления растворенных веществ, которое не превышает 15-20 атмосфер. Если осмотическое давление почвенного раствора равно осмотическому давлению семени, то поступление воды блокируется. И прорастание семени «ставится на паузу». Иногда – временно (до обильных осадков), а иногда – навсегда.

Проростки и всходы более чувствительны к засолению, чем набухшие семена. При осмотическом давлении почвенного раствора 10-12 атмосфер, их рост прекращается. Это бывает, например, при интенсивном иссушении щедро удобренного верхнего слоя почвы в жаркую погоду.

Осмотическое давление почвенного раствора зависит не только от количества внесенного удобрения, но и от его химического состава. Различные соли (минеральные удобрения) при одинаковой концентрации в водном растворе создают различное осмотическое давление. Поэтому внесение при посеве 80 кг/га суперфосфата имеет совершенно другие последствия, чем внесение такого же количества нитроаммофоски.

В середине прошлого века в США была предпринята попытка сравнить минеральные удобрения по степени «солености». В качестве эталона использовали нитрат натрия (натриевую селитру) – популярное в то время удобрение. Его так называемый «солевой индекс» равен 100. Этот показатель высчитывался замысловатыми методами, при этом оценивалось изменение осмотического давления почвенного раствора при внесении 20 фунтов удобрения/акр. Определять влияние минеральных удобрений на осмотическое давление раствора в относительных величинах оказалось удобно. В старом мультфильме питона измеряли в попугаях, а в США относительную «соленость» удобрений сравнивали с натриевой селитрой.

Таблица 1. Солевой индекс минеральных удобрений. В скобках – индекс в перерасчете на единицу элемента питания (на кг д.в.).

Удобрение	Содержание д.в.	Солевой индекс
Калия хлорид	0­0­60	116 (1,94)
Нитрат аммония (аммиачная селитра)	34­0­0	105 (3,0)
КАС	28­0­0	95 (2,3)
Тиосульфат аммония	12­0­0­26	84 (7,0)
Карбамид	46­0­0	75 (1,6)
Сульфат аммония	20­0­0­24	69 (3,3)
Безводный аммиак	82­0­0	47 (0,6)
Монофосфат аммония	11­52­0	34 (2,4N/0,5P)

Чем ниже солевой индекс удобрения, тем меньше осмотическое давление раствора. И наоборот, чем выше солевой индекс, тем сильнее гранулы удобрения поглощают и удерживают влагу.

Наименьший солевой индекс у фосфорных удобрений (суперфосфат простой, двойной, ЖКУ полифосфаты, монофосфат аммония), безводного аммиака и КАСа. Сульфат аммония, аммиачная селитра и карбамид относятся к «середнячкам». Самыми «солеными» являются калийные удобрения. Например, солевой индекс хлорида калия равен 116.

Комплексные удобрения, содержащие существенное количество калия (например, нитроаммофоска), также имеют высокий солевой индекс.

В условиях локального (в верхнем слое почвы) или тотального (при «жесткой» засухе) дефицита влаги для прорастающих семян и всходов наименее опасны удобрения с низким солевым индексом. Поэтому при планировании минерального питания целесообразно учитывать не только цену и содержание д.в., но и солевой индекс удобрения. При расчете азотного питания, например, солевой индекс в пересчете на единицу д.в. у различных удобрений отличается в 2-3 раза.

При использовании удобрения с низким солевым индексом можно обеспечить растения достаточным количеством азота для успешного «старта» с минимальным риском «засушить» всходы.

АММИАК ИЗ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ

Из-за угла несло нашатырем, лаврентием и средствами от зуда.
И я был чужд себе и четырем возможным направлениям отсюда.
И. Бродский

Аммонийные и амидные азотные удобрения «держатся за свое место» даже после выпадения обильных осадков, которые промывают нитратный азот в нижние горизонты почвы. Именно по этой причине карбамид и сульфат аммония используют на орошаемых полях. Например, при выращивании риса. А также в тех условиях, когда между внесением удобрения и интенсивным усвоением питательных веществ растением неизбежен интервал в несколько месяцев. Например, при выращивании озимых культур в условиях достаточного (а также избыточного) увлажнения.

Но то, что хорошо при потопе, плохо в засуху. Аммонийные удобрения не промываются, но испаряются. При разложении карбамида CO(NH2)2 в сухой почве образуются молекулы аммиака NH3. В отличие от положительно заряженного иона аммония NH4+, который «прилипает» к частицам глины, газообразный аммиак спешит покинуть почву. Чем меньше влажность почвы, тем больше аммиака улетучивается в атмосферу.

Если карбамид «зарыть» на глубину более 14-15 см, то газообразные потери можно уменьшить в два-три раза по сравнению с поверхностным внесением. А неглубокая (3-5 см) заделка иногда приводит к большим, чем при поверхностном внесении, потерям. Особенно на почвах легкого механического состава с высоким (>7,5) рН.

Так как оптимальная глубина посева озимых находится в пределах 3-5 см, то припосевное внесение карбамида неизбежно приводит к потерям как минимум 10-15% д.в. удобрения. Но это – не самая большая проблема. Намного хуже то, что аммиак повреждает проростки и молодые корни. Чем выше норма карбамида и меньше расстояние от гранул внесенного удобрения до проростков, тем выше вероятность повреждения прорастающих семян, корешков и колеоптиле молодых растений.

Концентрация аммиака около 200 × 10-4 М в течение 72 часов является токсичной для прорастающих семян всех видов зерновых и масличных культур.

Стойкость злаков к действию аммиака уменьшается в порядке: кукуруза > сорго > пшеница = ячмень>просо>канареечник. Для двудольных видов устойчивость уменьшается в направлении: нут > хлопок > подсолнечник > рапс. При этом устойчивость семян и всходов озимого рапса к аммиаку значительно меньше, чем устойчивость пшеницы или ячменя. При концентрации аммиака, которая необратимо повреждает корни всходов рапса, корни проростков зерновых выживают и благополучно функционируют.

«Токсичная зона» гранул карбамида обычно ограничивается радиусом от 1,5 см (на глинистых почвах) до 5 см (супесчаных). Соответственно, безопасная дистанция между семенами зерновых культур и гранулами карбамида должна быть не менее 5 см на легких, и не менее 2,5 см на тяжелых почвах. При посеве рапса карбамид в качестве припосевного удобрения лучше не использовать вообще.

В Канаде «безопасные» нормы внесения азота при посеве зерновых в форме карбамида составляют от 15 кг д.в./га (провинция Манитоба) до 25 кг д.в./га (провинции Альберта и Саскачеван). То есть в пределах 35-55 кг/га карбамида в физическом весе. Это максимальные нормы для среднесуглинистых почв при нормальных условиях увлажнения. Если верхний слой почвы пересох, то канадские специалисты рекомендуют уменьшить норму карбамида на 50%.

При использовании «медленного» карбамида с полимерным покрытием (ESN) безопасная норма припосевного внесения в три раза выше, чем для «обычного» карбамида.

БЕЗОПАСНАЯ ДИСТАНЦИЯ

Хаос всегда побеждает порядок, поскольку лучше организован.
Терри Пратчетт

Чем меньше норма внесения удобрений и больше расстояние между гранулами и семенами, тем меньше риск повреждения всходов. Дистанция и норма взаимосвязаны. Чем больше расстояние между гранулами удобрения и семенами, тем выше безопасная норма удобрений. При плотном контакте семян с гранулами необходимо использовать минимальное количество удобрений.

Расстояние между семенами и удобрениями зависит от способа посева. Поэтому для определения безопасной нормы внесения удобрения при посеве необходимо учитывать тип сошника и ширину междурядья. А также ширину посевной борозды (строки или ленты).

Некоторые сеялки обеспечивают раздельное внесение удобрений и семян, выдерживая безопасную (около 5 см) дистанцию. Это позволяет без опаски проводить посев с минеральными удобрениями. Учитывая, конечно же, солевой индекс и оптимальную норму внесения. Но такие сеялки стоят недешево.

Простые и «бюджетные» зерновые сеялки укладывают семена и удобрения вместе, в одной борозде. Простота конструкции обеспечивает завидную прочность и долголетие, поэтому не редкость увидеть в работе сеялку СЗ-3,6 или СЗС-2,1 с «рабочим стажем» 30-40 лет. Многие фермеры в США, Канаде и Австралии поступают так же, продолжая эксплуатацию неприхотливых механических дисковых или анкерных сеялок, приобретенных в конце прошлого века.

При размещении семян и удобрений в одной борозде значение имеет ширина борозды и перемешивание высеянных удобрений с почвой. Дисковый сошник, например, мало «беспокоит» почву, прорезая относительно узкую щель.  На дне этой щели семена и минеральные удобрения находятся в плотном контакте. Это существенно увеличивает риск солевого или аммиачного «ожога».

При использовании анкерных долотовидных или стрельчатых сошников семена и удобрения укладываются не в «строчку», а в «ленту». При этом они перемешиваются с почвой, которая выполняет функцию «прокладки», отделяющей гранулы от семянок. Чем шире полоса, в которой распределены высеянные семена, тем меньше вероятность повреждения всходов из-за контакта с удобрениями.

В англоязычных публикациях используется термин SBU (Seedbed Usilization). Этот термин можно заменить на более длинную, но более понятную формулировку «относительная площадь посевных борозд». SBU (%) определяется как отношение ширины посевной борозды к ширине междурядья, умноженное на 100. Например, если ширина междурядья составляет 15 см, а ширина борозды – 1,5 см, то SBU составляет 10%.

Если при той же ширине междурядья используется долотообразный сошник, размещающий семена и удобрения в полосе 5 см, то в этом случае SBU составляет 30%. При использовании широкого стрельчатого рассевающего сошника, SBU может превышать 50%.

От величины SBU зависит максимально допустимая норма внесения припосевных удобрений. Чем больше SBU, тем норма выше. И наоборот. Поэтому при посеве дисковыми сеялками с широким междурядьем, норма внесения припосевных удобрений должна быть значительно меньше, чем при посеве сеялкой с широкими стрельчатыми лапами, распределяющими семена и удобрения в виде широких полос под поверхностью почвы.

Таблица 2. Различная площадь посевных борозд при использовании различных анкерных сошников при посеве.

Сошник	Ширина распределения семян в рядке, мм	% SBU (относительной площади посевных борозд к общей площади поля)
		Ширина междурядья, мм
		150	225	300
125 мм рассевающий	65	43	29	22
65 мм рассевающий	46	31	20	15
долото	25	17	11	8
Т­образный	25	17	11	8

МАКСИМАЛЬНЫЕ НОРМЫ

Что такое норма? Норма — это вчерашний день и прошлый год, вместе взятые.
Терри Пратчетт

Физические и химические свойства почвы влияют на поглощение и сохранение влаги. А также на адсорбцию газов и сохранение/трансформацию минеральных солей.

Почвы тяжелого механического состава удерживают влагу и поглощают аммиак намного лучше, чем легкие песчаные. И лучше связывают минеральные соли из-за высокой катионной емкости. Поэтому при одинаковых погодных условиях (количестве выпавших осадков и температуре воздуха) при посеве на суглинках можно внести минеральных удобрений больше, чем на супесях.

Таблица 3. Безопасные нормы азота (кг д.в./га) в форме карбамида, моно- или диаммонийфосфата при посеве зерновых колосовых во влажную почву.

1. Солевой индекс удобрения.
2. Вероятность выделения газообразного аммиака.
3. Тип почвы.
4. Способ посева, взаимное расположение семян и гранул удобрений.
   
5. Влажность почвы и вероятность выпадения осадков.

К «факторам риска» относятся: удобрения с высоким солевым индексом, аммонийные и амидные удобрения, почвы легкого механического состава, посевы с узкими рядами и широкими междурядьями. И, конечно же, дефицит влаги.

При сочетании нескольких нежелательных факторов вероятность повреждения семян и проростков из «возможной» превращается в «гарантированную». Удобрения с высоким солевым индексом и засуха – гарантированно «убойная» комбинация. Как и комбинация высоких норм карбамида, засухи и почв легкого механического состава. Особенно если удобрения находятся в непосредственном контакте с семенами.

Как избежать повреждения всходов?

Во-первых, использовать при посеве фосфорные удобрения с минимальным солевым индексом. Суперфосфат (простой или двойной) менее опасен для проростков, чем монофосфат аммония или монофосфат калия, которые, в свою очередь, менее опасны, чем диаммонийфосфат.

Во-вторых, не использовать при посеве в сухих условиях комбинированные удобрения с высоким содержанием калия. Например, нитроаммофоску. Такие удобрения, как правило, имеют высокий солевой индекс.

В-третьих, вносить азотные удобрения в минимальных нормах в нитратной (аммиачная селитра), а не аммонийной (сульфат аммония) или амидной (карбамид) форме. На бедных азотом почвах целесообразно вносить КАС или аммиачную селитру под предпосевную культивацию, а не при посеве.

В-четвертых, проводить посев способами, обеспечивающими безопасную дистанцию между удобрениями и семенами. То есть использовать анкерные сеялки с широкими стреловидными сошниками, а не дисковые.

При посеве в сухую почву, а также при прогнозируемой засухе в период появления всходов, рекомендованные нормы припосевных удобрений необходимо уменьшить на 30-50%.

 

Таблица 4. Безопасные нормы внесения фосфорных удобрений при посеве рапса в условиях достаточного увлажнения, кг д.в./га

Вид удобрения	25 мм (1”) посевная борозда			50 мм (2”) посевная борозда
	Ширина междурядья			Ширина междурядья
	180 мм (7”)	229 мм (9”)	305 мм (12”)	180 мм (7”)	229 мм (9”)	305 мм (12”)
	SBU (относительная площадь посевных борозд к площади поля)
	14%	11%	8%	29%	22%	17%
Диаммонийфосфат (18:20:0)	8	6	5	17	13	10
Моноаммонийфосфат (10:22:0)	10	8	6	21	16	12
Тройной суперфосфат (0:20:0)	27	21	15	55	42	33
Простой суперфосфат (0:9:0)	15	12	9	31	24	18

Александр Гончаров

---