Сельское хозяйство 5.Растениеводство, селекция и
семеноводство.
Д.с.-х.н. Якушев В.П.*, Комаров А.А.*, д.х.н. Петропавловский А.Г.**
*ГНУ Агрофизический НИИ Россельхозакадемии, Россия
**ООО «ПолимерОргсинтез», Россия
Управление динамикой развития растений
в системе точного растениеводства
Проблему
«правильного питания растений» в настоящее время решают с помощью различных подходов, в том числе путем
привлечения современных технических
средств и технологий, например, системы
точного земледелия.
В основе научной концепции точного
земледелия лежат представления о неоднородности почвенного покрова в пределах каждого конкретного поля и
устранение влияния этих неоднородностей на урожайность и качество возделываемых
культур. Для оценки и
детектирования почвенно-агрохимических и иных неоднородностей используются
новейшие технологии, такие как системы глобального позиционирования (GPS,
ГЛОНАСС), специальные датчики, аэрофотоснимки и снимки со спутников, а также
специальные программы на базе геоинформационных систем (ГИС). Собранные данные используются преимущественно для дифференцированного
расчёта норм внесения удобрений с учетом
пространственной неоднородности агрохимических параметров поля, а также оптимизации использования средств защиты растений, более точной оценки нормы посева, более
точного предсказания урожайности и финансового планирования.
Комплексные многолетние исследования (2005-2008 гг.), проведенные на Меньковской опытной станции АФИ,
показали, что разработку и обоснование технологических приёмов регулирования
питательного режима дерново-подзолистых почв необходимо осуществлять с учётом
пространственно-временной неоднородности их важнейших агропроизводственных
свойств, что и было реализовано с помощью системы точного земледелия [1-2].
Дифференцированное применение
агротехнических средств и приёмов с использованием прецизионной сельскохозяйственной
техники позволило повысить продуктивность агроценоза относительно зональных
технологий на 35–40 %, снизить уровень техногенной химической нагрузки на 15–25
% и повысить устойчивость агроэкосистемы к широкому комплексу неблагоприятных
воздействий [3-4]. Так, расходы только на калийные удобрения сократились на 64
%, а расходы на азотные удобрения (включая подкормки) снизились на 70%. Таким образом,
использование всего одного управляющего инструмента системы точного земледелия
(дифференцированного внесения минеральных удобрений), позволило существенно
снизить эколого-антропогенную нагрузку на агросистему, и значительно уменьшить
расход ресурсов (4).
Вместе с тем, несмотря на
достигнутые успехи в дифференциально-позиционированном использовании
минеральных удобрений технологии
точного земледелия и эта система не лишена недостатков. Прежде всего, такая технология, как и традиционная технология возделывания
сельскохозяйственных культур, предусматривает внесение основных элементов
питания в почву. Однако, как известно, около 50% массы питательных элементов
удобрений приходится на безвозвратные потери (закрепление в почве, инфильтрация
и вынос в грунтовые воды, газообразные
потери и др.). Традиционное внесение минеральных удобрений в почву приводит к
увеличению энергетических и ресурсных
затрат на производство единицы продукции, загрязнению окружающей среды и
ухудшению качества продукции, к другим негативным последствиям. Вместе с тем, даже дифференцированное внесение минеральных удобрений в почву хоть и
обеспечивает рациональное распределение
элементов питания в неравномерном по плодородию пространстве поля, однако не
позволяет целенаправленно влиять на процесс вегетации, прежде всего на тех или иных стадиях роста и развития растений во времени.
Вышеизложенное позволяет считать,
что изменение технологии использования удобрений, должно сочетать в себе
приемы управления не только пространственной неоднородностью почвенно-агрохимическими показателями
(элементы технология точного земледелия) – фактором пространства, но и
управлением динамикой развития растений – фактором времени, который
следует, на наш взгляд, также рассматривать как основной элемент системы
точного земледелия.
Инструментом для оптимизации
питания растений во времени
является некорневые подкормки элементами питания, физиологическими регуляторами и иными
средствами управления биопродукционным процессом. Некорневые подкормки чаще
всего, до сих пор, применяются в виде водных растворов минеральных солей.
Позитивной особенностью некорневых подкормок является оперативность
воздействия на протекание процессов метаболизма на различных стадиях роста и
развития растений. Прежде всего, речь идет о корректировке физиологических
функций, связанных с процессами фотосинтеза с целью увеличения его
интенсивности как на микроуровне — на уровне хлоропласта, листа, растения, так
и фитоценоза в целом. Учет этих факторов позволяет значительно увеличить
урожайность сельскохозяйственных культур и повысить качество продукции.
В настоящее время многие производители с.-х. продукции стремятся
использовать некорневые подкормки для повышения урожайности возделываемых культур.
Не вызывает сомнений факт, что
применение некорневых подкормок является во многих случаях целесообразным и
совершенно необходимым способом повышения урожайности и снижения себестоимости сельскохозяйственной
продукции, однако, к сожалению, такой способ сельскохозяйственного производства
не получил широкого распространения по вполне объективным причинам.
Прежде всего, при некорневых подкормках основным фактором, определяющим
эффективность обработки, является воздействие погодных условий. Ассимиляция
питательных веществ, нанесенных на листовые пластины и стебли растений,
является процессом, протекающим в течение довольно длительного времени. Поэтому
он зависит в первую очередь от влажности воздуха, наличия дождевой влаги,
ветровой нагрузки, других погодных факторов, а также конкретных особенностей
возделываемой культуры, в частности коэффициента транспирации. Вполне вероятна
ситуация, когда в результате выпадения атмосферных осадков или сильного ветра,
нанесенное на растение удобрение, выделившееся из водного раствора и не
закрепленное на листьях, легко смывается или осыпается. В таком случае
обработка оказывается бесполезной. В силу указанных факторов применение
некорневых подкормок в условиях производства зачастую не дает такого эффекта,
коего можно было бы ожидать на основании лабораторных и полевых экспериментов.
За последние годы российскими учеными разработан принципиально новый
класс удобрений, пригодных для использования в качестве высокоэффективных
некорневых подкормок. Речь идет о жидких комплексных полимерных удобрениях,
лишенных недостатков их предшественников. Эти удобрения, принципиально
отличающиеся от традиционных средств, используемых для некорневых подкормок. Существенность
отличия заключаются в том, что содержащиеся в новых удобрениях значительные
количества азота (до 25%), фосфора (до 25%) и калия (до 15%) не являются
водными растворами минеральных солей, а находятся в виде органоминеральных
комплексов, закрепленных на полимерной матрице. Органический полимер,
являющийся основой удобрений, обладает поверхностно-активными и адгезивными
свойствами по отношению к поверхности листовой пластины, побега, стебля и
способен депонировать, а затем пролонгировано снабжать элементами питания
вегетирующее растение. Отличительной особенностью новых удобрений является
строго постоянный химический состав, что выгодно отличает их от многих
соединений нерегулярного состава, применяемых для этих целей [5-6]. Кроме того, в силу особенностей своего
строения, подобные удобрения принципиально отличаются по своим свойствам от
водных растворов солей, которые до сих пор использовались для некорневых
подкормок. В частности они обладают следующими важными агротехническими
особенностями: позволяют эффективно осуществлять подкормку вне зависимости от
кислотности и состава почвы (не подкисляют почву, не влияют на микробоценозы,
сложившиеся в данной почве); обеспечивают мягкое пролонгированное действие; не
боятся замораживания; допускают использование воды любой жесткости. Но самое главное - они устойчивы к действию
осадков и ветровой эрозии. То есть,
будучи нанесенными на растения не
смываются водой и не сдуваются ветром, а также устойчивы к инсоляции. Таким
образом, одним из самых существенных свойств новых полимерных удобрений,
отличающих их от других ранее применяемых для некорневой подкормки средств,
является их устойчивость к воздействию разнообразных метеофакторов. Именно эта
устойчивость во многих случаях будет
определяющей при выращивании урожая в неблагоприятных погодных условиях.
В настоящее время проходят
испытание следующие новые удобрения: 1. Азотсодержащие удобрения «Зеленит-1»,
содержание азота 24-25%.
2.
Калий фосфорные
удобрение «Зеленит-2», содержание калия 14-15%, фосфора 10-11%.
Представленные разновидности удобрений кроме
того содержат в себе комплекс микроэлементов, в их состав могут быть введены
специфические регуляторы роста и развития растения, другие соединения. В
соответствии с рекомендациями разработчика отдельные виды удобрений можно
смешивать друг с другом в любых соотношениях и готовить на их основе баковые
смеси, что позволяет целенаправленно подбирать состав некорневых подкормок для
решения тех или иных практических задач. Таким образом, только с использованием
тех средств оперативной коррекции биопродукционным процессом, которые обладают
независимым от погодных условий адресным воздействием на возделываемые
культуры, термин «точное земледелие» приобретает совершенно конкретный смысл –
точного управления биопродукционным процессом на всех стадиях роста и развития
растений.
Таблица 1.
Влияние обработки вегетирующих растений полимерными
удобрениями на сход питательных веществ после полива
|
Состав
для обработки |
Остаточное
количество элементов питания, % от
исходного |
|||||
|
Первая
обработка |
Вторая
обработка |
|||||
|
N |
K |
P |
N |
K |
P |
|
Пирофосфат калия |
-- |
7,8 |
-- |
-- |
-- |
-- |
|
Карбамид |
16,3 |
-- |
-- |
3,7 |
|
|
|
Зеленит—1 |
89,9 |
-- |
-- |
71,4 |
-- |
-- |
|
Зеленит—2 |
-- |
61,0 |
59,4 |
-- |
41,4 |
51,2 |
Зеленит—1+Зеленит—2 |
74,2 |
39,1 |
74,8 |
76,3 |
49,1 |
76,4 |
Для подтверждения указанных положений были проведены
опыты по определению остаточного количества питательных веществ на листовых
пластинах растений после некорневой
подкормки и последующего воздействия дождевой влаги. Для испытаний была взята
пшеница твердого сорта в возрасте 30 дней. Площадь учетной делянки 1м2. Ростки пшеницы
обрабатывались по обычной технологии путем капельного орошения растворами
карбамида (5%), пирофосфата калия (1%), зеленита-1 (5%) и зеленита-2 (1%).
После фиксации растворов в течение 2-х часов, когда достигалось полное удаление
влаги с поверхности листьев, производилось капельное орошение водой контрольных
вариантов и аналогичным объемом испытуемых растворов в опытных вариантах. После этого производилось определение
остаточного количества азота, калия и фосфора
(табл. 1).
Как видно из табл.1, наличие поливной влаги обуславливало смыв
питательных веществ в случае использования обычных препаратов для некорневых
подкормок. Даже после первой влажной обработки практически весь карбамид и
пирофосфат были смыты водой, после второй влажной обработки, указанными
способами не удалось определить сколько-нибудь значимые количества питательных
элементов. Жидкие полимерные удобрения в этом случае, дают иную картину
происходящего: несмотря на повторное увлажнение вегетирующих растений
значительным количеством влаги, основная часть удобрения осталась на растениях
и в естественных условиях была бы способна к ассимиляции.
Литература
3. Комаров А.А., Лекомцев П.В., Воропаев В.В., Слинчук С.Г., Якушев В.В. Особенности формирования технологии точного земледелия Северо-Запада // Материалы Международной научно-практ.конф. «Интенсификация, ресурсосбережение и охрана почв в адаптивно-ландшафтных системах земледелия», Курск, 2008, С.97-102
4. Комаров А.А., Лекомцев П.В., Воропаев В.В., Якушев В.В. Точное земледелие как инструмент оптимизации почвенного плодородия // Матер.Междун.научно-практ конф., посвящ. 125-летию книги В.В.Докучаева «Русский чернозем» //Плодородие почв уникальный природный ресурс – в нем будущее России, СПб, 2008. С.56-57.