В последние годы многие считавшиеся незыблемыми постулаты использования удобрений стали корректироваться, чтобы приспособиться к существенному росту цен и вводимым экологическим ограничениям.
Картофель при формировании урожая потребляет 17 незаменимых химических элементов: C, H, O, N, P, K, Si, S, Ca, Mg, Fe, Mn, B, Co, Zn, Cu, Mo. Главные элементы, необходимые растениям, это углерод, водород и кислород, которые формируют до 90% сухого вещества урожая. Весьма приятный подарок всем сельхозпроизводителям – бесплатное и неограниченное предоставление этих элементов из воздуха и воды. Оставшиеся 10% состоят из азота, фосфора, калия, кальция, магния и серы, а также небольшого количества микроэлементов – бора, марганца, цинка, меди, железа, молибдена и других. Все эти элементы нужны для роста растений и формирования урожая, поэтому они должны поступать из самой почвы или с внесенными удобрениями.
Количество необходимых элементов питания должно рассчитываться с учетом почвенно-климатических условий и особенностей возделываемых сортов при заданных уровнях продуктивности и качества продукции. Сбалансированная программа питания имеет решающее значение для достижения запланированной урожайности, повышает способность картофеля противостоять стрессовым воздействиям окружающей среды и снижает его уязвимость к вредителям и болезням. Питание также определяет качества клубней, включая внутренний и внешний вид, а также целевое назначение, столовые и технологические параметры. Недостаток даже второстепенных элементов сказывается негативно, прежде всего, на качестве урожая. Так, в клубнях с механическими повреждениями наблюдается пониженное содержание калия, меди, бора и железа (табл.1).
Таблица 1. Влияние питательных элементов на устойчивость клубней к механическим повреждениям
Удобрение картофеля должно быть достаточным для формирования максимального количества клубней стандартного размера, не задерживать при этом созревание растений и формирование прочной кожуры и не провоцировать физиологические дефекты и поражение растений и клубней болезнями. Перечисленные задачи труднодостижимы одновременно, поэтому для каждой цели меняются приоритеты удобрения и подбора питательных элементов (табл.2).
Таблица 2. Влияние питательных веществ на показатели качества картофеля
Потребность картофеля в элементах питания определяется их накоплением в растениях и клубнях. Химический состав культуры изучен основательно, отмечается существенное варьирование содержания всех химических элементов. Компьютерная программа обобщения имеющихся в информационном пространстве сведений (ИИ) в данном вопросе показала довольно близкие к средним значениям цифры (табл.3).
Таблица 3. Содержание химических элементов в клубнях картофеля
Нормы внесения питательных элементов должны быть достаточными для формирования запланированной, реально достижимой урожайности. Основополагающий принцип удобрения картофеля – компенсация выноса всех питательных элементов с урожаем. Поскольку сорта картофеля отличаются по накоплению сухого вещества в целом и множества конкретных веществ в частности, то вынос с урожаем минеральных элементов тоже отличается. Это наиболее существенное обстоятельство для корректировки норм удобрений. Классические параметры выноса в последние годы подверглись радикальным корректировкам в сторону уменьшения, и это еще одна значимая тенденция удобрения картофеля. В таблице 4 приведены конкретные примеры из разных стран.
Таблица 4. Вынос питательных элементов с 1 т клубней картофеля (с учетом выноса в ботве), кг д.в.
Цифры выноса при этом отличаются в разы. Североамериканские специалисты полагают, что с урожаем 40-50 тонн выносится 200-240 кг азота, 57-80 кг фосфора (P2O5), 280-320 кг калия 336-384 кг (K2O), 18-24 кг серы, 50 кг кальция, 40 кг магния, 0,11 кг цинка, 0,9 кг марганца, 1,8 кг железа, 90 г меди, 180 г бора, 10 кг хлора, 5 г молибдена и никеля. В Западной Европе считают, что на одну тонну требуется 6 кг К2О, 5 кг азота, 1,5 Р2О5, 0,7 МgО, 0,6 кг серы, 0,6 кг СаО, 43 г железа, 7,7 г марганца, 7,5 г цинка, 2,7 г бора, 2,2 г меди, 0,1 г молибдена. Потребности российского картофеля на тонну также оцениваются довольно широко: азот – 4,9-6,4 кг, фосфор – 1,75-2,0, калий – 7,5-9,6 кг, кальций – 2,5-3,3 кг, магний – 1,3-1,45 кг (табл.4).
Конкретные цифры выноса питательных элементов в урожае в некоторых публикациях часто оказываются ниже из-за игнорирования состава ботвы и корней картофеля. А содержание в этих частях растений следует учитывать, поскольку без них урожай сформировать невозможно. Существенная часть азота, фосфора, калия, кальция, магния, серы остается как раз в нехозяйственной части урожая (табл.5).
Таблица 5. Вынос макроэлементов с урожаем картофеля 60 т/га, содержащим 22% сухого вещества, кг/га
Ранее считавшиеся общепринятыми соотношения удобрений картофеля, например 1:1:2,5 между азотом, фосфором и калием, теперь практически нигде в мире не соблюдаются (табл.6). Преобладание калия сохраняется только в производстве технического картофеля. Китайские картофелеводы вносят основные питательные элементы в одинаковых количествах. Египетский сверхкрупный картофель, который так любят завозить торговые сети, выращивается на сильном азотном допинге: средняя норма около 350 кг д.в./га, а в ряде случаев и до 500:…«Plants were fertilized with 200 units of N, 60 units of P2O5 and 100 units of K2O/fed. during the growing season». (Agriculture and Land Reclamation for potato cultivation. DOI: 10.36632/mejar/2022.11.2.45). В Европе, где экология стала приоритетом государственной политики, введены ограничения использования азота – не более 200 кг д.в./га (с учетом поступления из почвы).
Таблица 6. Нормы внесения питательных элементов на картофеле
Анализ современной мировой практики позволяет обозначить еще несколько важных тенденций удобрения картофеля:
- оперативный учет запасов питательных веществ в почве;
- учет соотношения питательных веществ в почве;
- учет кислотности почвы;
- внесение органического вещества в почву;
- микробиологические средства извлечения запасов из почвы;
- корректировка питания во время вегетации;
- учет сортовых особенностей.
Расчет норм удобрения в любом случае осуществляется с учетом сортовых особенностей (будет отдельный блок информации) и почвенного плодородия. Оценка показателей почвенного плодородия традиционно используется для расчета норм минерального удобрения и оценки пригодности полей для выращивания картофеля. Но доступность запасов почвы определяется с помощью химических реакций, каких-либо растворителей, которые никак не тождественны реальным механизмам усвоения корневой системой. Поэтому агрохиманализ почвы – это только отправная точка оценки использования почвенных ресурсов. К примеру, на почвах с высоким содержанием фосфора и калия (типичная ситуация развитых стран, где минеральные удобрения вносятся уже около ста лет), не наблюдается повышения урожайности от чрезмерного внесения больших количеств фосфорных и калийных удобрений (табл.7, рис.8).
Таблица 7. Плодородие почвы и внесение удобрений на картофель в Голландии
Обобщение достигаемых результатов внесения различных норм удобрений на высокоплодородных почвах привело к переходу на использование низких, чисто символических норм фосфора картофелеводами ряда стран.
Знание фактических возможностей использования почвенных ресурсов позволяет более точно рассчитывать удобрение на конкретную урожайность. В этом случае удобрения вносятся только в расчете на прибавку к уровню, обеспечиваемому почвенными запасами. Это возможно на основе предварительной оценки урожайности без внесения удобрений, накопления архива (базы) данных по использующимся для выращивания картофеля полям.
Не имеет смысла экстраполировать информацию из других стран и по другим сортам, потому что влияние климата и особенностей почв уникально и очень существенно. Поглощение питательных веществ из почвы зависит не только от длины, площади поверхности и массы корневой системы, но и от активности взаимодействия конкретного генотипа с микробиотой ризосферы. Выявить такие показатели можно только проверкой в конкретных условиях. Например, опубликованы результаты оценки эффективности использования удобрения картофеля в системе НИУ (табл.8).
Таблица 8. Внесение минеральных удобрений и прибавка урожая картофеля (в среднем за 2016-2020 г.)
Такой уровень применения удобрений и достигаемой урожайности картофеля давно не актуален для специализированных сельхозпредприятий. Получение урожая 10-15 т/га без использования минеральных удобрений тоже нужно оценивать как абсолютный минимум. В наших исследованиях урожайность картофеля без применения минеральных удобрений достигает 30 т/га (табл.9) на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве с типичными для севера Московской области показателями почвенного плодородия: фракция менее 0,01 мм (массовая доля физической глины) – 23,4%, pH солевой вытяжки – 6,08; гидролитическая кислотность – 0,560 ммоль/100 г; органическое вещество – 1,27%, азот аммония и нитратов (суммарно) – 12,4 мг/кг; подвижная форма калия – 278 мг/кг, подвижная форма фосфора – 178 мг/кг, подвижная форма бора – 0,7 мг/кг, обменная форма кальция – 1270 мг/кг, обменная форма магния – 55 мг/кг, подвижная форма марганца – 31,6 мг/кг, подвижная форма меди – менее 0,5 мг/кг, подвижная форма молибдена – 0,120 мг/кг, подвижная форма цинка – 1,02 мг/кг. Объяснением получения высокой урожайности картофеля на таком довольно скромном естественном плодородии является высокий потенциал продуктивности сортов и высокое качество семенного материала, а также 4-польный севооборот без интенсивного возделывания других культур.
Таблица 9. Влияние норм внесения удобрений на урожайность картофеля, данные ДГТ 2022-2024 гг.
Оперативный учет почвенного плодородия становится обязательным в отношении весеннего уровня легкорастворимого азота. Весенние запасы или остатки азота от предшествующей культуры практически полностью используются картофелем в начале вегетации. Поэтому более 90% картофелеводов (ЕС, США, Канады) оценивают весной, после оттаивания почвы, наличие аммонийного и нитратного азота в почве на глубине 30 или 60 см. Это дает возможность уверенно и обоснованно снизить потребность в минеральных удобрениях (табл.10).
Таблица 10. Нормы внесения азота под картофель в США в зависимости от содержания азота в почве до посадки
Учет кислотности почвы. Общеизвестна диаграмма разноцветных полосок разной толщины, символизирующая степень доступности элементов питания в зависимости от рН почвы. Радужность и плавность этой картинки воздействует умиротворяюще.
На самом деле влияние кислотности почвы достаточно жесткое. При рН 6 доступно всего 52% фосфора в сравнении с нейтральной реакцией (рис.12).
Минеральные удобрения сами изменяют кислотность почвы. Чтобы нейтрализовать сильный подкисляющий эффект одной тонны азотных удобрений, нужно внести следующее количество извести: для аммиачной селитры – 1200 кг, мочевины – 1700 кг, сульфата аммония – 2200 кг, безводного аммиака – 3000 кг. В результате длительного применения одних и тех же удобрений рН почвы может повыситься, что снижает эффективность традиционного удобрения. Иными словами, вносятся одни и те же марки удобрений, а отдача от них уменьшается. (Справедливости ради, некоторые безазотные удобрения (хлористый калий, сульфат калия, суперфосфаты) не изменяют кислотность почвы.) Поэтому своевременный контроль кислотности почвы может существенно повысить эффективность применяемых удобрений.
Понимание неоптимальности ситуации позволяет своевременно провести известкование или перейти на использование других марок удобрений. Доведение рН до 6,0-6,5 положительно влияет в целом на рост и развитие растений картофеля. Ассортимент и качество современных мелиорантов позволяют избежать рисков ухудшения качества из-за парши. Достаточно напомнить, что огромные объемы высококачественного картофеля в мире выращиваются на нейтральных и щелочных почвах, правда, на орошении.
Отношения питательных веществ в почве и удобрениях, как выяснилось, далеко не всегда безоблачны. Только азот и сера нейтральны или даже, как азот, способствуют усвоению других питательных элементов. Взаимоотношения между остальными химическими соединениями часто антагонистические (табл.11). По этой причине чрезмерное внесение одного элемента питания часто приводит к негативным последствиям. К примеру, оптимальное соотношение магния и калия – 1:2, если больше магния – блокируется усвоение калия. Кальций конкурирует с калием и магнием, препятствует усвоению марганца, цинка, бора, фосфора.
Анализ и учет всех существенных взаимоотношений и пропорций между питательными элементами в почве штатно проводится с недавних пор американскими картофелеводами в процессе расчета удобрений, требуемых для достижения заданной урожайности картофеля (табл.12). На обследованном поле выявлен низкий уровень запасов растворимого азота, фосфора, калия, серы, цинка и бора. Соотношения кальция к фосфору, марганца к цинку, марганца к меди и калия к бору неоптимальны. Некоторые критерии проведенной оценки требуют дополнительного изучения, в табличной форме недостаточно информации.
С учетом фактической обстановки рассчитаны нормы внесения необходимых макро- и микроудобрений на получение урожайности около 55 т/га (500 cwtс × 45 : 0,4 = 56,25 т/га) сорта Рассет Бербанк и 40 т/га сорта Уматилла. Данный расчет актуален с точной привязкой к местности штата Айдахо, к продолжительности функционирования листовой поверхности сортов и периода вегетации, обязательному орошению.
Таблица 11. Совместимость питательных элементов
Таблица 12. Анализ исходных данных и расчет удобрения картофеля
Большие надежды в извлечении труднодоступных форм питательных элементов из почвы возлагаются на использование микроорганизмов, способных переводить труднодоступные формы питательных элементов в усваиваемые растениями. Накоплено много научной информации, что бактерии родов Aspergillus, Bacillus, Pseudomonas, Flavobacterium растворяют труднодоступные формы фосфора, калия, магния, тем самым повышая эффективность усвоения питательных веществ и урожайность растений. В этом направлении отечественная биотехнология находится на передовых позициях. Коммерческие препараты по усвоению азота и фосфора достаточно давно и широко используются и дают прибавку урожайности картофеля до 5 т/га. Совместное использование микробиологических удобрений, тем не менее, может оказаться не таким эффективным вследствие взаимного негативного влияния микроорганизмов.
За последние два-три года появилось много предложений подбора микробов с таким назначением и по другим элементам, эффективность которых на практике еще предстоит доказать. Проводить эту работу должны сельхозпредприятия самостоятельно и индивидуально, по мере своих сил и возможностей. Независимая научная экспертиза и выводы по перспективности новых продуктов оказали бы большую помощь отрасли, но эта функция в научной сфере пока не активирована. На сайте ведущего НИИ нет никаких рекомендаций по удобрению картофеля, кроме списка разрешенных агрохимикатов.
В тематике удобрения картофеля не нужно упускать из поля зрения задачу сохранения гумуса, важнейшего фактора плодородия и окультуренности почвы. Достижение положительного баланса гумуса возможно и в коротких, интенсивных севооборотах с картофелем, но только на основе применения органических удобрений, заделки всех растительных остатков и зеленых удобрений (вариант 2, табл.13).
Таблица 13. Баланс гумуса в различных севооборотах
Органические удобрения приносят значительную пользу почвам и культурам, а также дают существенную экономию на покупке минеральных удобрений, являются ценным источником органического вещества, макро-, мезо- и микроэлементов, а также могут проявлять эффект известкования. Навоз скота во всем мире – ценное средство сохранения почв и повышения их плодородия, никак не опасные отходы. Период одиозного статуса органических удобрений как опасных отходов, вроде, закончен, однако успокаиваться рано, так как взамен введены такие же странные, если не сказать больше, нормативы регулирования внесения минеральных удобрений.
Согласно распоряжению Правительства РФ от 20.10.2023 № 2909-р (ред. от 05.06.2024) «Об утверждении перечня загрязняющих веществ, в отношении которых применяются меры государственного регулирования в области охраны окружающей среды» не считаются загрязняющими веществами почв сельскохозяйственного назначения, например азот аммонийный, калия хлорид и фосфор, но относятся к загрязняющим веществам нитраты, хлорид калия и фосфаты. Поскольку агрохимическое обследование почв одновременно с этим трансформировалось в «агрохимическое и эколого-токсикологическое», то следует ожидать весьма вольного толкования контролирующими структурами на местах столь двусмысленных градаций не в пользу сельхозпроизводителей, а ради взыскания штрафов, ущерба и получения взяток.
Большой эффект дает набирающая силу тенденция проверки хода усвоения внесенных минеральных удобрений в течение вегетации картофеля. В той или иной форме эту информацию используют почти 75% картофелеводов основных картофелепроизводящих стран. Основной метод диагностики – черешковый тест. Разработаны критерии оценки уровня обеспеченности продукционного процесса элементами питания (табл.14, 15). Если условия вегетации складываются неоптимально и недостаточное поступление выявляется до фазы бутонизации, то еще возможно подкормить растения нужными элементами с помощью растворимых форм удобрений по листу. Черешковый тест во второй половине вегетации тоже имеет смысл, так как позволяет внести корректировки в систему удобрения на перспективу. Данный метод самоконтроля практически обязателен в профессиональном картофелеводстве.
Таблица 14. Контрольный уровень питательных веществ в черешках листьев картофеля
Таблица 15. Оптимальное содержание питательных веществ в черешках листьев в процессе формирования клубней
Высококвалифицированные агрономы могут достаточно точно выявить недостаток тех или иных элементов питания по визуальным симптомам (рис.18). Однако картина при разных причинах зачастую совпадает или разница трудноуловима. Кроме того, визуальные признаки проявляются не сразу, а достаточно поздно, когда уже сложно исправить проблему. Второй альтернативой черешковому тесту становятся цифровые программы спектрофотометрического анализа на смартфонах. Так, приложение Croptune по снимку листа картофеля определяет обеспеченность азотом и выдает рекомендации по корректировке питания. Пока таких достижений ИИ немного, примеры есть только в отношении удобрения азотом, что уже хорошо.
В части имеющихся возможностей корректировки удобрения картофеля в период вегетации отмечается тенденция изменения состава микроудобрений применительно к конкретным целям внесения. На смену маркам, где всего понемногу, приходят составы с меньшим числом компонентов, но более высокой концентрацией (табл.16). К примеру, Вrandt SMART TRIO с равным соотношением азота, серы, бора, марганца и цинка применяется в первой половине вегетации как катализатор усвоения основных удобрений. А Brandt K+B с метаборатом калия, обладающим эффектом сеникации, используется только после цветения.
Таблица 16. Содержание питательных элементов в коммерческих микроудобрениях для картофеля
В заключение. Наблюдается общемировая адаптация принципов удобрения картофеля к макроэкономическим и экологическим изменениям. Скорректированы нормативы потребности культуры в питательных элементах, более точно оценивается содержание, пропорции и поступление питательных веществ из почвы. Бурно развивается тематика извлечения трудноусваиваемых форм из почвы с помощью бактериальных препаратов. Большое внимание уделяется внесению органических удобрений с целью сохранения плодородия и структуры почвы. Оперативно учитываются переходящие остатки азота в почве весной и фактическое использование удобрений в течение вегетации. Осуществляется переход к целевому использованию микроэлементов с учетом конкретных задач. Перечисленные тенденции способствуют повышению эффективности использования удобрений на картофеле.
Сергей Банадысев, доктор с/х наук, руководитель селекционной программы ООО "Дока-Генные Технологии"
наш канал в max https://max.ru/id7735079240_biz