Как эффективно делать подкормку азотными удобрениями

Что такое подкормка и зачем её делать

Эффект от внесения минеральных удобрений краткосрочный. Внесение фосфора в прикорневую зону во время высева культуры способствует развитию корневой системы, что влияет на способность растений усваивать необходимое количество питательных элементов. При выращивании озимых внесение калийных и фосфорных удобрений положительно скажется на успешной зимовке растения, а весеннее внесение азотных — на урожайности.

Существует три вида внесения удобрений: основное (предпосевное), припосевное и подкормка. 

Подкормки делят на корневые (с заделкой в грунт, без заделки) и листовые (опрыскивание листьев растений раствором удобрения в период вегетации). Наибольшее количество питательных элементов растение усваивает из почвы. Преимущество внекорневых подкормок — скорость усвоения. 

Неоптимальные показатели кислотности, влажности, аэрации почвы, низких температур и др. способны замедлить усвоение полезных элементов. Внекорневая подкормка будет эффективнее, если обнаружен дефицит какого-либо элемента, и растение пребывает в состоянии стресса.

Когда делают подкормку и всегда ли она необходима

Азотные удобрения могут применяться в качестве весенней и осенней подкормки, корневой подкормки (аммиачная селитра, карбамид) и т.д. Некоторые растения, такие как рапс, кукуруза и зерновые культуры, требуют от одной до четырёх дополнительных подкормок.

Потребность культур в минеральных удобрениях индивидуальна. Так, перенасыщение почвы азотными удобрениями при выращивании культур приведёт к накоплению нитратов и загрязнению почвы и сточных вод. Это не только не принесёт ожидаемого эффекта в виде повышения урожайности, но и негативно скажется на урожаях последующих сезонов.

В севооборотах, для получения высокой урожайности чувствительных к количеству нитратов в почве культур (сахарная свекла), необходимо минимизировать использование азота для удобрения культур предшественников.

Для получения желаемого эффекта необходим комплексный подход по обеспечению растений необходимыми элементами. Например, эффективность азотных удобрений напрямую зависит от насыщенности растения фосфором и калием.

Таким образом, без аналитического подхода хозяйства не всегда получают тот эффект, на который рассчитывают.

Дифференцированное внесение удобрений

Зависимость между количеством урожая и количеством внесённых удобрений непропорциональна. Есть правило, согласно которому нельзя компенсировать отсутствие одного элемента в почве другим. Важной задачей агромониторинга является оценка насыщенности почвы полезными для роста и развития растений элементами.

Количество вносимых удобрений также является важным экономическим фактором сельскохозяйственного производства ввиду высокой стоимости препаратов. Современные хозяйства всё чаще берут на вооружение практику дифференцированного внесения удобрений.

Дифференцированное внесение имеет двойной эффект в виде уменьшения общего количества агрохимикатов и увеличения урожайности. Наряду с точечным (дозированным) внесением пестицидов и средств защиты растений, дифференцированным высевом, дифференцированное внесение удобрений  — важный элемент точного земледелия.

Картирование участков

Основные вносимые элементы питания, по которым осуществляется мониторинг, — азот, калий, фосфор; дифференцированное внесение удобрений, содержащих эти вещества, приносит наибольший эффект и окупает затраты на проведение мониторинга.

Картирование поля по насыщенности участков этими элементами питания требует комплексного подхода. Непосредственное измерение количества фосфора и калия в почве можно осуществить только с помощью агрохимического анализа. 

Количество азота в почве определяется на основе анализа данных дистанционного наблюдения с применением вегетационных индексов (NDVI). Норма внесения азотных удобрений в течение вегетационного сезона коррелирует с количеством биомассы.

Распространённый подход основан на анализе архивных снимков спутников с применением индекса биомассы, для определения исторической продуктивности участков. Продуктивность отдельных участков определяется не количественно, а сравнивается в пределах одного поля и оценивается в процентах. Такой метод предполагает, что динамика изменения урожайности информативнее результатов химического анализа, не привязанных к агрономическому потенциалу почвы.

Стоит учитывать, что причина низкой урожайности может быть не в количестве удобрений. При составлении карт зон плодородия помимо агрохимии нужно учитывать агрофизику. Установленные в лабораторных условиях содержание гумуса в почве, кислотность, содержание химических элементов не дают достоверной информации о причинах низкой урожайности.

Как определить необходимый объём внесения азота

Нормы внесения минеральных удобрений рассчитываются, исходя из объёма ожидаемого урожая. Чем выше урожайность, тем больше питательных веществ выносится из почвы и тем выше нормы внесения. 

После установления зон с худшей усваиваемостью азота снижается и норма его внесения. Поглощение азота растениями оценивается с помощью вегетационных индексов. Высокий вегетативный индекс свидетельствует о высоком содержании азота в почве (рекомендуется снижение норм на 10-30%), средний — растения нуждаются в увеличении норм внесения, зоны с низким вегетационным индексом требуют обследования с целью установления причин. Не всегда увеличение норм удобрений ведёт к увеличению урожая.

Карты-задания на дифференцированное внесение удобрений в виде векторных карт (shapefile или iso xml) загружаются в мониторы (бортовые компьютеры) сельскохозяйственной техники, которые поддерживают функцию управления нормой внесения. 

Карты-задания не должны иметь слишком дискретную сетку, она должна быть типовой для усредненной ширины штанги опрыскивателя или ширины работы разбрасывателя удобрений. Изменение нормы происходит в каждой клетке такой дискретной сетки.

Решения Hummingbird Tech по дифференцированному внесению азотных удобрений

Компания Hummingbird Tech предоставляет клиентам данные о содержании азота на основе дистанционного мониторинга с помощью дронов. Для обработки и анализа снимков и расчёта на их основе вегетационных индексов, компанией используются собственные уникальные алгоритмы.

Продукт от Hummingbird по дифференцированному внесению азотных удобрений позволяет эффективно осуществлять подкормку. Для создания карты-задания на дифвнесение азота платформа использует индекс NDVI, который показывает фактическое состояние посевов (количество вегетационной массы). Также учитывается  специфика каждого поля (грунтовые отличия, рельеф, различия в обеспечении NPK и других элементов) и темпы развития вегетационной массы. 

На базе этих данных в зависимости от фазы развития и цели вносятся разные нормы азота или перераспределяется норма внесения для повышения урожайности.

Подход компании Hummingbird Tech индивидуален для каждой культуры и учитывает особенности её роста и развития. Облёт на ранних стадиях роста для определения проблемных участков поля проводится для посевов рапса, пшеницы и ячменя. 

Съёмка мультиспектральной камеры в крайнем красном диапазоне позволяет определить относительное содержание хлорофилла, который тесно связан с содержанием азота в тканях листьев. Анализ значений основных индексов (NDVI, GAI и др.) используется для построения предоставляемых клиенту карт.

Индекс листовой поверхности (GAI) — показатель, отражающий отношение площади листовой поверхности к площади участка. 

Карта отображает степень выраженности листового покрытия. Помогает определить проблемные участки и установить нормы внесения азота, фунгицидов и регуляторов роста растений.

Оптимальные показатели ЛИ (GAI) — 1,5-2 перед зимой (для лучшей перезимовки) и 3,5 во время цветения. Расчетной нормой для ЛИ = 1,0 является 50 кг азота на 1 га.

Если ЛИ > 4,0 во время цветения, то растения испытывают недостаток необходимой для фотосинтеза солнечной радиации, поскольку более густая цветущая зеленая масса отражает до 60% дневного света.

Клиент получает информацию в виде карт вегетационного индекса, карт содержания азота и разработанных на их основе карт дифференцированного внесения азотных удобрений.

Оптимизация дозирования азотных удобрений позволяет снизить общий объём внесения, повысить урожайность культуры, увеличить эффективность их использования. Это достигается за счет перераспределения нормы внесения в лучшие и худшие участки в зависимости от потребности (подтянуть худшие ранней весной или повысить качество урожая через внесение большей нормы на поздних фазах развития), избежав загрязнения почвы и сточных вод.

По рапсу у Hummingbird Tech совместно с британским институтом AHDB разработана программа, которая включает планирование по внесению азотных удобрений под целевую урожайность рапса, учитывая типы удобрений (гранулированные или жидкие), содержание азота в грунте и его норму выноса.

Информация Hummingbird Tech о состоянии посевов сопровождает фермера во время всего периода вегетации растения, позволяя оперативно реагировать на возникающие стрессовые состояния. Данные в формате shapefile с геолокационной привязкой в виде векторных карт загружаются на мониторы сельскохозяйственной техники и используются как готовые карты-задания.

Роман Михалевич, представитель Hummingbird Tech в Украине специально для AgroPortal.ua