Азот — основа всего живого на Земле. И одновременно это единственный из основных питательных элементов, который при нормальных условиях находится в газообразном состоянии. Поэтому при высвобождении испаряется. Долгое время эту проблему недооценивали, пока не отследили дальнейшую судьбу азота, который попадал в почву с удобрениями, методом меченых атомов. Результаты шокировали ученых: выяснилось, что культура усваивает в лучшем случае 50% азота из удобрений. Остальное же испаряется или вымывается. Как же предотвратить этот процесс?
Почему азот «убегает»?
На сегодня, по словам портофолио-менеджера по гербицидам Corteva Agrisciences Галины Радзицкой, ученые оценивают потери азота из внесенных удобрений в 40-70%. В частности, при внесении жидких удобрений потери азота из-за испарения составляют от 5 до 25%, а азота, полученного с основным внесением - даже 28-50%. Почему такое большое расхождение в оценках? Потому что, как объясняет Галина Радзицкая, потери азота зависят от ряда факторов:
температуры почвы,
влажности почвы,
рН почвы,
механического состава почвы,
вида азотного удобрения,
технологии внесения удобрения,
нормы внесения удобрения.
При этом потери азота напрямую зависят от темпов нитрификации, ведь теряется азот, который находится в менее стабильной нитратной форме, а она образуется из нитритной, в которую переходит азот, который изначально находится в аммонийной форме. Если азот не переходит в нитритную форму, то он сравнительно стабилен.
А нитрификация зависит от температуры. Например, при 5°С чтобы половина азота, находящегося в аммонийной форме, перешла в нитратную, нужно 6 недель, тогда как при температуре почвы 10°С - только 2 недели, а при 20°С - только неделю.
Оптимальная для процесса нитрификации влажность почвы - 40-60%. Если она больше, то часть азота вымывается, если меньше - испаряется.
Наиболее нестабильный с точки зрения потерь азота, как выяснили немецкие ученые еще в начале 90-х, - карбамид. Потери азота из этого удобрения, согласно опытов в течение 3 сезонов, превышают 35%, тогда как потери из КАС и кальциевой селитры лишь немного превышают 5%, из сульфата аммония - 2-3%, а из комплексных удобрений они минимальны.
И это при нейтральной реакции почвы (рН 5,6). Если рН возрастает до 7,1, то потери азота из карбамида растут до более чем 40%, из сульфата аммония - до 30%, из КАС - до более чем 20%, из кальциевой селитры - почти до 15%, из комплексных удобрений - примерно до 3%.
Из песчаных почв азот вымывается быстрее, тогда как с ростом содержания глинистых частиц и стабильных органических веществ объемы испарения азота уменьшаются.
Зависят потери азота и от глубины внесения удобрений. Так, из азота внесенного вразброс карбамида, по данным немецких ученых, растение усваивает только 25%. Из внесенного на глубину до 3 см - уже 35%, на глубину 4 см - 62%, а на глубину 8 см - 82%. А при внесении, например, жидких удобрений на глубину не менее 10 см при оптимальной влажности испарение снижается до 5%.
Ингибиторы нитрификации
Казалось бы, решить проблему потерь азота несложно. Во-первых, вносить его не одним махом под вспашку или с весны, а часть оставить на потом - на одну, две, а еще лучше три подкормки. Во-вторых, запахивать или заделывать азотные удобрения поглубже.
Однако на практике мы имеем внедрение технологий минимальной обработки почвы, когда удобрения вносятся в приповерхностный слой, и климатические изменения. Последние не только вызывают быстрое нагревание и высушивание почвы весной, но и лишают смысла третью и даже вторую весенние подкормки независимо от того, предпринимаются они в почву или по листу. «У нас весной случается такое быстрое нарастание температур, что на время второй подкормки условия для нее складываются настолько неблагоприятно, что ее отменяют. Поэтому у нас часто ограничиваются одной подкормкой озимых», - отмечает Галина Радзицкая. Еще хуже с кукурузой, которой больше всего азота нужно в фазе выбрасывания метелки, налива зерна и формирования урожая - то есть, когда уже давно стоит погода, которая способствует быстрым потерям азота.
К тому же каждая дополнительная подкормка - это дополнительный проход по полю, то есть, дополнительные затраты. Вот здесь и настало время для практической реализации идеи сдерживания процесса нитрификации, чтобы растянуть его во времени. Было изобретено 2 способа ингибирования азота в составе удобрений: с помощью ингибиторов нитрификации и ингибиторов уреазы. Оба они предусматривают добавление ингибиторов в удобрения.
К основным ингибиторам нитрификации принадлежат нитропирин, дициандиамид (DCD), 3,4-диметилпиразолфосфат (DMPP), 3-метилпиразол (3-МР или на постсоветском пространстве КМП), 1-Н-1,2,4-триазол. Нитропирин - наверное, самый известный и самый старый из них. Он был известен еще в СССР. Однако, как отмечает Галина Радзицкая, довести это вещество до ума и добиться удобной и экономически выгодной капсуляции смогла лишь Dow Chemical. На сегодня преемница агрохимического бизнеса Dow Chemical - Corteva Agrisciences - применяет нитропирин как д. в. микрокапсулированной суспензии под названием N-Lock MAX.
Данный препарат выступает ингибитором бактерии Nitrosamonas, которая способствует переходу азота из аммонийной формы в нитритную. «Данное вещество не убивает эту бактерию, как некоторые сначала думают, а только стабилизирует, «усыпляет» ее», - уверяет Г. Радзицкая.
Особенностью нитропирина является очень высокая устойчивость при температуре почвы до + 5°С, благодаря которой препарат особенно выгодно применять в основное внесение удобрений. При температуре почвы от 10 до 20°С препарат держится около 45 дней, а если температура почвы превышает 20°С, то срок «жизни» препарата в почве уменьшается до 9-16 дней.
Препараты на основе нитропирина, как рассказала Г. Радзицкая, можно вносить с сухими удобрениями, в т. ч. с органикой (навозом), однако лучше всего его применять с жидкими удобрениями - КАС и аммиачной водой, в т. ч. через сопла распылителей - данный препарат не вызывает коррозии, в отличие от некоторых других ингибиторов нитрификации. Эти препараты следует заделывать в почву - если не с основным внесением, то с предпосевной культивацией. Под кукурузу ингибиторы нитрификации можно вносить вместе с гербицидами.
Для того, чтобы они сработали, необходима влага - хотя бы 10-15 мм в течение 10 дней после внесения. Также Г. Радзицкая отметила, что эффект от применения подобных препаратов наиболее ощутим на культурах с длительным сроком вегетации - озимых (пшенице и рапсе) и кукурузе а также картофеле. Причем чем интенсивнее технология выращивания, тем ощутимее эффект. «В Польше этот препарат появился 5 лет назад, а сейчас его вносят практически на всей площади под рапс и кукурузу», - добавляет Г. Радзицкая.
Дициандиамид тоже сдерживает развитие бактерии Nitrosamonas, стабилизируя аммонийный азот в почве на 4-10 недель. Особенно эффективен он на легких почвах в зонах с достаточным или избыточным увлажнением.
3,4-диметилпиразолфосфат (DMPP) имеет такие преимущества, как слабая мобильность в почве и эффективность при высоких температурах.
3-метилпиразол еще с 60-х годов исследовался в СССР и применялся путем заделки в почву.
В общем ингибиторы нитрификации способствуют улучшению усвоения не только азота, но и фосфора и микроэлементов и уменьшению объемов вымывания азота в водоемы. Последним сейчас серьезно озабочены американские и западноевропейские фермеры в связи с введением более жестких экологических норм. Однако главным преимуществом ингибиторов нитрификации является, конечно же, повышение эффективности азотных удобрений, что позволяет уменьшить объемы их использования. Например, на озимых пшеницы и рапса и на кукурузе, по словам Г. Радзицкой, ингибиторы нитрификации обеспечивают прибавку урожайности в пределах 4-8%, на картофеле - 3 т/га. Или же при сохранении плановой урожайности картофеля снизить объем применения азотных удобрений на 20%. При этом отмечалось повышение крохмалистости кукурузы и картофеля и увеличение размера клубней на картофеле. Исследование компании EuroChem Agro показали, что ингибиторы нитрификации также повышают урожайность лука на перо (на 5%) и листового салата (на 40%).
Недаром в США, прежде всего при внесении безводного аммиака, ингибиторы нитрификации используют уже 40 лет. Эти препараты, по словам Г. Радзицкой, сегодня применяются уже на 40% посевных площадей в США и на 25% площадей в Европе. А на кукурузе и озимых пшенице и рапсе некоторые хозяйства этих стран применяют ингибиторы нитрификации на всей площади.
В то же время экологи называют негативным эффектом частичную гибель почвенных бактерий Nitrosamonas вследствие действия ингибиторов нитрификации.
Ингибиторы уреазы
Ингибиторы уреазы блокируют в зоне контакта удобрения с почвой уреазу, которая выделяется уреазобактериями и корнями растений и превращает внесенный в почву карбамид в гидрокарбонат аммония - достаточно нестабильное вещество, которое распадается с высвобождением в воздух свободного аммиака. Мало того, что потраченные на удобрения деньги испаряются, так этот аммиак еще и всходы культуры повреждает. Особенно если большие объемы карбамида вносятся во время сева, что имеет место при технологиях «ноу-тилл» и «мини-тилл». Такая специфика обуславливает применение ингибиторов уреазы прежде всего при внесении карбамида и КАС.
Продолжительность действия ингибиторов уреазы - 7-14 дней. За это время карбамид можно заделать в почву, а при «ноу-тилл» или «мини-тилл» - дождаться осадков, которые смоют карбамид в нижележащие слои почвы, что затруднит испарение азота.
Исследования немецких ученых показали, что применение ингибитора уреазы позволило уменьшить потери азота из внесенного вразброс карбамида с 75 до 25%, из карбамида, внесенного на глубину 4 см - с 38 до 15%, на глубину 8 см - с 18 до 13%. Таким образом, ее эффективно смешивать с удобрениями, которые вносятся на поверхность или на небольшую глубину при «ноу-тилл» и «мини-тилл».
Прибавка урожайности озимой пшеницы от применения ингибиторов уреазы в условиях Австрии составляла более 2 ц/га, а кукурузы в условиях США - более 15% при традиционной технологии, почти 20% при «стрип-тилл» и почти в 1,5 раза при «ноу тилл».
На сегодня в Украине выпускается т. н. желтый карбамид с добавлением ингибитора уреазы. Кроме того, ряд препаратов предлагается на рынке сельхозпроизводителям отдельно: ингибиторы нитрификации N-Lock MAX (компании Corteva Agriscience), Entec компании EuroChem Agro и StabilureN чешской компании Agra Group и ингибитор уреазы UTEC компании EuroChem Agro.
Sursă:
propozitsiya
