Почвенная влага и минеральное питание: расставляем акценты

Автор: Галина Сафроновская, кандидат с.-х. наук

В условиях изменения климата ставится задача свести к минимуму зависимость эффективности минеральных удобрений и продуктивности культур от климатических факторов. К таким факторам относятся сумма активных температур в летний период, температура воздуха в период вегетации, а также количество и распределение осадков в течение года, включая весенние и осенние запасы продуктивной влаги в почве. Наиболее актуальны в последнее время вопросы обеспечения почвы влагой.

Известно, что условия увлажнения территории аграрии оценивают по гидротермическому коэффициенту (ГТК), который определяют отношением суммы осадков в миллиметрах за период со среднесуточными температурами воздуха выше 10 °С к сумме температур за это же время, уменьшенной в 10 раз. Чем ниже ГТК, тем засушливее местность. Если ГТК территории >1,6 – условия влажные, 1,6-1,3 – оптимальные, 1,3-1,0 – слабозасушливые, 1,0-0,7 – засушливые, 0,7-0,4 – очень засушливые, 0,4-0,2 – сухие.

По каким критериям проводится оценка влагообеспеченности культур?

Основной показатель – это запасы продуктивной или активной влаги в почве. Это количество воды сверх влажности завядания (ВЗ), при наличии которой растения прекращают рост.

Влажность завядания зависит от вида растений и свойств почвы. Чем тяжелее гранулометрический состав почвы и чем больше в ней органического вещества, тем выше ВЗ. В среднем влажность завядания песчаных почв составляет 1-3%, супесей – 3-6%, суглинков – 6-15%, торфяных почв – 50-60%.

Наивысшему увлажнению почвы в полевых условиях соответствует полевая (общая) влагоёмкость, а нижним пределом активной влаги является влажность завядания.

Такой показатель почвы, как наименьшая влагоемкость (НВ) – это максимальное количество капиллярно-подвешенной влаги, которое способна длительное время удерживать почва после обильного увлажнения и свободного стекания воды при условии исключения испарения и капиллярного увлажнения за счет грунтовой воды. Влагоёмкость зависит от гранулометрического состава почвы, структурного состояния, содержания гумуса и др.

На почвах с низким содержанием гумуса возрастает потребность в органических и азотных удобрениях, а фосфорные и калийные удобрения без внесения азота не проявляют высокой эффективности.

Наукой установлено, что наибольшая эффективность удобрений отмечается при запасах влаги 80-90% от наименьшей влагоёмкости (НВ). Более низкое или высокое увлажнение снижает эффективность удобрений. Нижним пределом увлажнения считается влажность 70% от наименьшей влагоемкости.

Влияние запасов влаги в почве на прибавку урожайности

Установлено, что оптимальные запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы в период вегетации растений находятся в пределах от 100 до 200 мм. Как избыточная влажность (более 250 мм), так и недостаточная (менее 50 мм) отрицательно сказываются на развитии культур и их урожайности (А.М. Шульгин).

В начальный период роста и развития культур решающее значение имеют запасы влаги в пахотном слое мощностью 0-20 см. Но в дальнейшем растения потребляют влагу из метрового слоя почвы, а в период засух или при высоких урожаях используют запасы с глубины до 2 м.

Характеристика запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы:

• менее 80 мм (плохие запасы),
• от 80 до 100 мм (недостаточные),
• от 101 до 120 мм (удовлетворительные),
• от 121 до 160 мм (хорошие),
• более 160 мм (отличные).

Труднодоступная влага лежит в пределах между влажностью завядания и влажностью разрыва капилляров (ВРК). В этом интервале влажности почвы растения могут существовать, но их продуктивность снижается.

Запасы воды в почве могут выражаться не только в процентах, но и в миллиметрах водяного слоя, а также в кубометрах воды на 1 га. И эти показатели связаны между собой: 1 мм водяного слоя на 1 га соответствует 10 л³/га воды.

Как посчитать полевую влажность почвы в период роста и развития культур?

Отбирают буром почву с нужной глубины в герметичный пакет, берут 5 г навески сырой почвы, высушивают в сушильном шкафу при 100-105°С 3 часа до постоянной массы и снова взвешивают. Имея данные о влажности почвы в весовых процентах на сухую почву (вес испарившейся воды из сырой почвы/вес сухой почвы×100), можно вычислить запас влаги в каждом отобранном слое почвы. Для этого данные влажности в весовых процентах (W) умножают на объемный вес слоя почвы (D, г/см³) и толщину слоя в сантиметрах (H) и делят на 10 (для перевода м³ воды в мм). В результате получаем запас воды в слое почвы, выраженный в миллиметрах водяного слоя (B, мм = WDH/10). Входящие в эту формулу величины плотности почвы (г/см³)и влажности завядания постоянны для конкретной почвы и практически не меняются при изменении влажности конкретной почвы.

Считается, что культура тогда обеспечена водой, когда запас продуктивной влаги превосходит её расход из почвы. Продуктивную влагу в почве необходимо учитывать для обоснования технологии возделывания сельскохозяйственных культур, определения и оптимизации агротехнических мероприятий (эффективности вносимых в почву минеральных удобрений, системы обработки почвы, регулирования водного режима и т.д.).

Погода в критические периоды развития культур – важнейший фактор эффективности удобрений

Известно, что при недостатке или избытке тепла снижается поступление элементов питания из почвы в растения, а вместе с ними падает эффективность удобрений. Наиболее сильное отрицательное влияние оказывают низкие температуры на азотное и фосфорное питание в начале роста сельскохозяйственных культур.

Количество и равномерность распределения атмосферных осадков играет определяющую роль в эффективном использовании культурами питательных веществ. По данным белорусских ученых, эффективность удобрений в засушливые годы может снижаться на 35%, а во влажные – увеличиваться на 50% по сравнению с годами, нормальными по увлажнению. Эффективность азотных удобрений больше всего зависит от количества выпадающих осадков.

Для озимых зерновых культур критическим в отношении влагообеспеченности является октябрь. Поэтому достаточное количество осадков в сентябре (20-60 мм) обеспечивает существенную прибавку их урожайности. Всходы озимых в республике появляются через 6-8 дней после посева при оптимальном сочетании температуры воздуха (+12-14 °С) и запасах продуктивной влаги в верхнем слое почвы 0-20 см 30-50 мм.

Будущий урожай озимых также зависит и от весенних запасов продуктивной влаги в почве. Хорошими запасами влаги в метровом слое почвы весной считаются 150-200 мм, удовлетворительными – 120-150 мм, плохими – менее 100 мм. Интенсивный рост озимых зерновых в период «выход в трубку – колошение» происходит при запасах продуктивной влаги в метровом слое 100-200 мм и температуре воздуха +12-16 °С. Наиболее высокие урожаи зерна формируются в годы с запасами продуктивной влаги 100-125 мм.

Если запасы влаги в метровом слое ниже 100 мм, то развитие растений замедляется, а при запасах менее 80 мм – состояние ухудшается, часть колосьев остаётся недоразвитой. В эту важную фазу развития озимых зерновых на суглинистых почвах запасы продуктивной влаги более 100 мм наблюдаются в 60-95% лет, на супесчаных почвах – в 45-80%, на песчаных почвах – в 35-65% лет.

Ко времени восковой спелости озимых зерновых потребность во влаге снижается, однако количество продуктивной влаги в это время в метровом слое не должно опускаться ниже 40 мм. Оптимальными считаются запасы 80-100 мм влаги.

Главной составляющей борьбы с засухой является плодородие почв

На плодородных почвах снижается расход влаги на синтез 1 грамма сухого вещества растений (транспирационный коэффициент). Значительному сокращению расхода влаги на синтез способствуют обеспеченность культур питательными веществами и благоприятные агрофизические свойства почвы.

На синтез 1 г сухого вещества для основных требуется воды в пределах 300-700 г, при среднем транспирационном коэффициенте:

• у озимого рапса и зерновых – 400-500 г,
• у сахарной свёклы – 200-400 г,
• у кукурузы – 160-360 г.

Заслуживают внимания исследования российских учёных по системе минерального питания озимой пшеницы в условиях относительного недостатка влаги и неустойчивого увлажнения, которые были проведены в Ростовской области (Юг РФ) на почвах с содержанием гумуса 2,1-3,8%. При оценке дефицита влаги россияне использовали региональные шкалы осеннего и весеннего периода, полученные по итогам производственных опытов за последние 10-15 лет.

Что рекомендуют российские учёные? При высоком содержании влаги в метровом слое почвы (160 мм и более) осенью ограничений по применению минеральных удобрений под озимую пшеницу нет. Если метровый слой увлажнен достаточно (140-160 мм), то доза фосфора при посеве озимой пшеницы регулируется в зависимости от содержания подвижного фосфора в почве:

• фосфора мало (менее 150 мг/кг) – вносят высококонцентрированный аммофос (12:52) в дозе фосфора 20-25 кг/га как наиболее концентрированное удобрение;
• фосфора много (более 300 мг/кг) – применяют вразброс диаммофоску 10:26:26.

Когда запасы продуктивной влаги в осенний период ухудшаются – степень увлажнения метрового слоя средняя (90-120 мм), а пахотного слоя хорошая (>20 мм), то особые требования предъявляют к азотному питанию пшеницы. Под предпосевную культивацию рекомендуют применять аммиачную селитру в дозе N_35-40 кг/га или сульфат аммония, при посеве – все формы хорошо растворимых фосфорсодержащих удобрений (аммофос, сульфоаммофос). Чем ниже запас влаги в метровом слое почвы осенью, тем меньше под предпосевную культивацию вносят азота (N₃₀), а при посеве аммофоса (20 кг/га Р₂О₅).

Таким образом, грамотное дробное применение NPK-удобрений с учётом обеспеченности почвы подвижными формами элементов питания при недопущении однобокого азотного питания позволяет нивелировать недостаток запасов продуктивной влаги и получить хороший урожай зерна высокого качества.

Источник: glavagronom.ru