Зона высокой вегетации — больше азота. Эксперимент по дифференцированному внесению удобрений

В веб-приложении OneSoil есть инструмент, в котором можно рассчитать азотные удобрения для дифференцированного внесения. Пользователи часто спрашивают, почему мы сами не назначаем нормы азота. Мы этого не делаем, потому что азот — мобильный элемент почвы. Для того, чтобы правильно определить нормы, фермер должен самостоятельно проанализировать поле. Чтобы помочь сделать это грамотно, мы проводим полевые эксперименты и делимся результатами. Так в нашем блоге появилась статья «Как мы рассчитываем нормы азота».

В сезоне 2018−2019 мы также проводили несколько экспериментов по дифференцированному внесению азотной подкормки. На наш призыв откликнулся Иван Гуменюк, руководитель отдела инноваций хозяйства в центральной части Украины. Благодаря поддержке и энтузиазму Ивана, нам удалось организовать и провести хороший с точки зрения науки эксперимент на двух полях озимой пшеницы. Его результаты оказались неожиданными для нас самих.

Теперь давайте по порядку: поговорим о методиках внесения азота, расскажем о ходе эксперимента и принципах анализа данных, рассмотрим результаты по первому и по второму полю, и главное — решим, какой же из методов внесения азота самый эффективный.

Мы тестировали два поля в Кировоградской области в Украине. Почвы — чернозёмы, культура — озимая пшеница. Рельеф неоднородный: везде присутствует значительный перепад высот, что создаёт разницу в урожайности.

На поле 1 мы дифференцировали только первую азотную подкормку, на поле 2 — первую и вторую подкормки. Вносили удобрения 22 февраля (все подробности по операциям — в техкарте). Для этого использовали КАС 23, поэтому в дальнейшем мы будем оперировать литрами. Поля убрали 10 июля комбайном с бортовым компьютером для мониторинга урожайности.

Данные урожайности с комбайна часто имеют разного рода шумы и неточности, которые появляются во время технологических операций. Чтобы они не влияли на результаты эксперимента, мы выделяли на полях однородные области, которые захватывали 2–4 прохода комбайна, и считали средние значения по ним. В таких областях было по 8–16 зон (повторностей) с одинаковыми нормами — эти данные мы также учитывали в анализе.

Результаты для поля 1
Контрольная зона. Контрольный участок поля с нормой внесения в 70 литров имеет более низкие значения индекса NDVI, чем контрольный участок с нормой 250 литров.

Анализ урожайности показал, что в зоне с нормой внесение 250 литров средний урожай составил 82 ц/га, а в зоне с нормой 70 литров — 77 ц/га. Внесение дополнительных 180 литров азотных удобрений обеспечило прибавку 5 ц/га к урожайности. То есть при одинаковых стартовых условиях прирост урожайности составил от 2 до 15 ц/га, при этом на участках с самой высокой вегетацией прибавка к урожайности максимальная.

Зона низкой вегетации. На эту зону приходилось три нормы внесения азотных удобрений: 96, 132 и 270 л/га. Зона находилась на склоне, и мы считаем, что именно рельеф здесь лимитировал развитие растений. Вегетационный индекс NDVI не вырос с увеличением нормы внесения азота, об этом же свидетельствуют и показатели урожайности:

• в зоне с нормой внесения 270 л/га — 78,1 ц/га,
• в зоне с нормой внесения 132 л/га — 76,6 ц/га,
• в зоне с нормой внесения 96 л/га — 78,2 ц/га.

Выходит, при увеличении норм удобрений урожайность не увеличилась. Это говорит о том, что вегетацию в зоне с низким индексом лимитирует не содержание азота в почве, а другие факторы. Какие именно — можно установить только при детальном морфометрическом и агрохимическом анализе поля.

Зона средней вегетации. На зоны средней вегетации приходилось две нормы внесения азота: 168 и 240 л/га. В зоне с нормой внесения 168 литров урожайность составила 77,8 ц/га. В зоне с нормой внесения 240 литров — 79,4 ц/га.

Анализ отдельных выделенных зон поля (повторностей) показал, что урожай немного увеличивается, на 1−1,8 ц/га, при увеличении нормы удобрений. Другими словами наблюдается устойчивая тенденция к увеличению урожайности.

Зона высокой вегетации. На зоны высокой вегетации приходились три нормы внесения азотных удобрений: 110, 132 и 270 л/га.

В зоне с нормой внесения 110 л/га урожайность составила 84,5 ц/га.
В зоне с нормой внесения 132 л/га — 83,9 ц/га.
В зоне с нормой внесения 270 л/га — 87,8 ц/га.

Анализ отдельных выделенных зон поля (повторностей) показал, что тенденции к изменению урожайности при переходе от нормы азота 110 л/га к 132 л/га нет. При этом при увеличении нормы до 270 л/га урожайность выросла. В этом случае прирост урожайности наблюдается как при анализе всей зоны, так и отдельных ее областей (повторностей), и находится в диапазоне от 2 до 7 ц/га.

Как мы видим, самым эффективным методом внесения азота оказался второй метод, когда в зону с высокой вегетацией мы вносим самую высокую норму азота. В зоне с низкой вегетацией урожайность лимитируют факторы, связанные с рельефом: распределение влаги, гранулометрический состав почвы, содержание гумуса. Поэтому увеличение дозы азотных удобрений не оказало должного эффекта. А в зоне средней вегетации прирост урожайности был совсем небольшой, потому рациональность увеличения дозы удобрений в данном случае сомнительна.

Поле 2 находится на расстоянии четырёх километров от поля 1. Почва и рельеф похожи, площадь — 87 га, перепад высот от 120 до 151 метров. Первая азотная подкормка была сделана ранней весной, вторая — на фенологической стадии 31 BBCH.

Как и в предыдущем эксперименте, поле было разделено на пять зон: две контрольные зоны и три зоны равной площади для тестирования методов внесения азота.

Перед второй азотной подкормкой каждую из трёх экспериментальных зон мы разделили на две части. В одну из этих частей мы вносили 110 л/га азотных удобрений, а в другую — 190 л/га. Цель — сравнить, как изменение нормы удобрений влияет на зоны с равными исходными показателями. Таким образом мы тестировали только зоны высокой и низкой вегетации. Нам не удалось выделить зону средней вегетации из-за большой изменчивости показателей NDVI на некоторых участках.

Результаты по полю 2
Контрольная зона. На этом поле контрольная зона не была однородной: в её границах располагались участки высокой, средней и низкой вегетации. Нормы внесения азота при первой подкормке — 300 и 60 л/га. Для участков низкой и средней вегетации мы не зафиксировали роста урожайности при увеличении доз во время первой подкормки. На участках высокой вегетации урожайность увеличилась на 3,1 ц/га.

Для второй азотной подкормки мы разделили нашу контрольную зону на два участка с нормами внесения 0 и 150 л/га. На участках низкой вегетации прироста урожайности не было. На участках средней вегетации прирост составил 1−3 ц/га, высокой вегетации — 3−6 ц/га.

Анализ отдельных выделенных зон поля (повторностей) привёл к похожему результату: для абсолютного большинства зон средней и низкой вегетации увеличение нормы удобрений не привело к увеличению урожайности. В зонах с высоким вегетационным индексом при дополнительном внесении 240 литров азота прирост урожайности составил 1,5 — 6 ц/га.

Зоны низкой вегетации. Мы вносили 3 нормы: 120, 165 и 300 л/га в первую азотную подкормку, 110 и 190 л/га во вторую азотную подкормку.

По этим данным существенного прироста урожая при увеличении норм удобрений не произошло. Как и для поля 1, лимитирующим фактором мы считаем рельеф — зона низкой вегетации находилась на склоне.

Зона средней вегетации. Здесь мы варьировали три нормы: 120, 165 и 300 л/га. Во время второй азотной подкормки дозу удобрений для участков средней вегетации мы не дифференцировали, так как не видели в этом смысла.

Видно, что с увеличением нормы внесения до 300 литров урожайность увеличивает на 3 ц/га.

Анализ отдельных выделенных зон поля (повторностей) также показал отчетливую тенденцию к росту урожайности с увеличением нормы внесения азота — для некоторых участков до 5 ц/га.

Зона высокой вегетации. Переходим к самом интересному. В этих зонах урожайность росла при увеличении нормы азотных удобрений. Результаты в таблице.

Анализ отдельных выделенных зон поля (повторностей) показал, что на некоторых участках при увеличении норм урожайность значительно выросла, максимум на 8 ц/га.

Спасибо всем, кто дочитал до этого момента! Было непросто, мы знаем. Переходим к главному — выводы.

Выходит, самым эффективным методом дифференцированного внесения азотных удобрений оказался второй из описанных нами методов («много азота в зону высокой вегетации»). Однако надо понимать, что этот результат этого эксперимента применим только для чернозёмных почв средней полосы. На других почвах, с другим рельефом и в других климатических зонах результат эксперимента мог бы оказаться другим.

Я надеюсь, что эксперименты по дифференцированному внесению азота продолжатся во всём мире, и лет через пять мы придём к консенсусу. А пока мы рекомендуем перед тем, как вносить азот дифференцированно, проанализировать своё поле и самостоятельно определить лимитирующие факторы.