Разделяй и удобряй

ТЕГИ:

Дж. Бейкер, В. Р. Ритчи, Центр международных исследований по No-till (CINTRE), Филдинг, Новая Зеландия

 

Раздельное одновременное внесение семян и удобрений с помощью сошника более важно при No-till. Оно преследует больше целей, чем при традиционной технологии.

 

При посеве любой культуры важным фактором является размещение семян и удобрений в семенном ложе. Главное условие при этом — раздельное размещение семян и удобрений. По данным исследований, одновременное внесение в почву семян и удобрений положительно влияет на урожайность культуры. Иногда с посевом вносится только начальная доза удобрений, а остальная часть попозже. При внесении удобрений вместе с посевом семян культуры могут возникнуть несколько опасных моментов. Первое — токсичное влияние удобрения на семена и их проростки, так называемое «сгорание семян». Второе — влияние внесенного удобрения на уровень урожая культуры. Два этих аспекта будут рассмотрены подробнее.

 

Токсичность

Есть три возможных варианта размещения удобрения в почву отдельно от семян. Удобрение может быть размещено непосредственно снизу, сбоку либо по диагонали сбоку и снизу от семян культуры. Размещение удобрения над семенами в любом положении нереально. Удобрения размещаются над семенами, если они были внесены на поверхность почвы перед посевом или после него.

Поскольку удобрения не внесены в почву, такое их размещение не может считаться отдельной формой внесения.

Способность некоторых сеялок, используемых в No-till, одновременно проводить посев и вносить в почву удобрения без возможности контактировать друг с другом — одно из наиболее важных их качеств. Конструкция Cross Slot™ является одной из немногих конструкций, которые эффективно отделяют семена и удобрения в одном сошнике. Во многих сеялках для этого используют два отдельных сошника. На некоторых сеялках сошник, с помощью которого вносятся удобрения, размещен между двумя семенными. В No-till раздельное внесение удобрения и семян затруднено в связи с отсутствием рыхлой почвы, на которой эта операция выполняется более успешно даже с использованием сдвоенных высевающих компонентов.

 

Фото 1. Разделяй и удобряй

Некоторые сеялки на легких и обработанных почвах используют передний сошник для размещения удобрений на определенной глубине, после чего с помощью скребков закрывают образовавшиеся канавки. Затем высевающий сошник формирует семенную бороздку меньшей глубины над удобрением или немного сбоку, куда и помещаются семена. Такая манипуляция с почвой обычно невозможна и нежелательна при нулевой технологии, поэтому удобрения либо вносят глубоко в почву, либо разбрасывают по поверхности, либо (если при одновременном высеве удобрения заделываются) глубже и немного сбоку через отдельный сошник.

Опыты на обработанной почве показали, что разделение семян и удобрений по вертикали является оптимальным при расстоянии между ними 50 мм. Вместе с тем, простое перенесение традиционной технологии посева на нулевую, без учета характеристик почвы и влияния техники, могут привести к иным результатам.

При создании крыльчатого сошника Cross Slot™ конструкторы разделили простой крыльчатый сошник, вставив между половинками вертикальный диск. Диск обеспечивает физический барьер между двумя компонентами в почве, размещая горизонтально удобрение на одной стороне, а семена на другой. При выходе из почвы диск слегка приподнимает ее и создает горизонтальную разделительную полосу, равную примерно 20 мм.

Этот же сошник позволяет обеспечить вертикальное разделение семян и удобрений при

использовании длинного и короткого ножей на одной стороне диска.

Имеется также вариант сошника Cross Slot™с длинным и коротким ножами, которые закреплены на разных сторонах диска и обеспечивают диагональное (т.е. вертикальное плюс горизонтальное) разделение компонентов. Семенная бороздка, выполненная модифицированным сошником Cross Slot™, имеет ступеньку между зерном и удобрением.

Baker и Afzal (1986) сравнили влияние вертикального и горизонтального разделения сульфата аммония и семян пищевого рапса на глинистых почвах с помощью сошника Cross Slot™. Семена рапса известны особой чувствительностью к присутствию сульфата аммония.

На рис. приведены данные относительно повреждения семян (количество взошедших ростков). Как видно, горизонтальное разделение слоем почвы в 10 мм по эффективности соответствует 20миллиметровому слою вертикального разделения семян и удобрений.

 

Рис. Зависимость всхожести рапса от расположения удобрений относительно семян

 

Горизонтальное разделение в 20 мм обеспечило минимальное повреждение семян и максимальную всхожесть по сравнению с 10 мм разделением и совместным размещением. При горизонтальном или вертикальном разделении слоем почвы 20 мм не отмечено повреждения семян.

При сравнении эффективности горизонтального разделения с помощью сошника Cross Slot™ на обрабатываемых и необрабатываемых почвах было установлено, насколько результаты одного метода могут быть применены в другом. По всем датам учета (10, 15 и 20 дней после посева) на невозделанных почвах количество взошедших растений было больше, чем на обрабатываемых. Объясняется это тем, что указанный тип сошника создает вертикальную бороздку на 50-75 мм глубже, чем горизонтальные уступы, на которых располагаются семена. На необработанных почвах бороздка сохраняется лучше, нежели на обрабатываемых, где рыхлая земля, следуя за диском, пытается ее засыпать. При нулевой технологии бороздка создает лучшую преграду рассеиванию удобрений, которые в противном случае могли бы повредить семена или проростки. Возможно, высокая влажность и Т-образная форма семенной бороздки при нулевой технологии предотвращают обратный осмос, являющийся основной причиной повреждения семян в связи с высокой концентрацией соли на сухих почвах. На обрабатываемых почвах влажность ниже из-за искусственной пористости и отсутствия растительности на поверхности, поэтому даже наличие Т-образной посевной бороздки не может обеспечить уровень влажности в зоне расположения семян и удобрений, который обеспечивается при нулевой технологии.

Collis-George и Lloyd (1979) заметили, что на обрабатываемых землях чем суше почва, тем сильнее семена повреждаются удобрением. Baker и Afzal проверили, как это происходит на обрабатываемых почвах при использовании сошника Cross Slot™ (см. табл.).

Таблица. Влияние местоположения удобрений и влажности на всхожесть рапса при нулевой технологии

 

При вертикальном разделении, а также его отсутствии негативное влияние удобрений на семена наблюдается на высушенной почве, но не замечено на влажной. Единственным способом, при котором не наблюдается зависимость от влажности почвы, является горизонтальное размещение в Т-образной семенной бороздке. При наличии диска горизонтальное разделение семян и удобрений в Т-образной семенной бороздке может быть значительно меньше, чем расстояние, традиционно рекомендуемое при вертикальном размещении с помощью других сошников.

Полевые испытания показали, что сошник Cross Slot™ одинаково хорошо ведет себя при разделении порошковых или гранулированных форм удобрения, равно как удобрений в жидком или газообразном состоянии. Было выявлено, что верхний предел сухой мочевины (46:0:0:0) при использовании сошников Cross Slot™ при посеве кукурузы с междурядьем 750 мм составил около 200 кг на га-1 мочевины (92 кг на га-1 N), или 15 г мочевины на погонный метр, перед тем как были получены первые следы повреждения зерна.

Применение 780 кг на га-1 30% калийного суперфосфата (0:6:15:8) на горохе при междурядье 150 мм (117 кг на га-1 К) не вызвало значительного повреждения семян и снижения их всхожести.

Проверка способности сошника Cross Slot™ эффективно защищать озимую пшеницу (междурядье 250 мм) от повреждения при больших дозах азотных удобрений не обнаружила вредоносного влияния ни сухой мочевины (46:0:0:0), ни жидкой «воды» (40:0:0:0) при концентрации до 140 кг на га-1.

Хотя горизонтальное разделение выглядит предпочтительнее, более широко применяется система вертикального разделения. Изучение эффективности вертикального разделения семян и удобрений модифицированным килевидным сошником, который закрывал удобрения перед посевом семян, показало, что качество заделки зависит от скорости движения и влажности почвы. В наиболее благоприятных условиях уровень урожая сравним с горизонтальным размещением удобрений с помощью сошника Cross Slot™.

Решение, которое позволяет обеспечить максимально независимое от влажности почвы расположение семян и удобрений, заключается в использовании двухдискового наклонного сошника. Ведомый (удобряющий) сошник подрезает почву наклонным диском и размещает удобрение на дно канавки. Сошник, следующий за ним, размещен либо вертикально, либо с наклоном в противоположную сторону, благодаря чему семена размещаются над удобрением. Эта конструкционная схема очень эффективна, но проникающие способности сошников ограничиваются определенным уровнем твердости почвы.

Т-образная семенная бороздка, выполненная с помощью сошника Cross Slot™, способна удерживать летучие газы азотных удобрений (особенно аммония), как и пары воды. Хорошо известно, что внесение в почву азота органического (отходы животных) и неорганического происхождения в жидкой или газообразной форме ведет к большим проблемам с газом аммония. Этого можно избежать, применяя U-образные сошники, выполняющие глубокое (0,5 м) внесение. В Т-образной семенной бороздке можно делать только неглубокое внесение удобрений.

При посеве по нулевой технологии одновременное внесение азотных удобрений неорганического происхождения непрактично из-за ограниченности глубины и недостаточной мощности трактора. При одновременном неглубоком размещении ощущается сильный запах аммония, вызванный его испарением из семенной бороздки. При использовании Т-образного сошника Cross Slot™ запах ощущается меньше, что свидетельствует о поглощении удобрения почвой. Впервые такой эффект обнаружили фермеры штата Вашингтон (США), использовавшие аналог сеялки Cross Slot™.

Фото 2. Разделяй и удобряй

 

Урожайность

В необработанной почве ходы червей и каналы других мелких животных, а также естественные разломы и трещины остаются нетронутыми. Это способствует естественной фильтрации, дренажу и развитию корней, но негативно влияет на эффективность поверхностного внесения удобрений, особенно азотных, многие формы которых легко растворимы в воде.

Опыт показал, что многие растворимые формы азота проникают в почву, используя естественные ходы мелких животных, обходя корни растений. В традиционной технологии, наоборот, естественные каналы повреждаются плугом и замещаются искусственно созданной системой пор и ходов. В таких условиях удобрения, вносимые на поверхность, свободно проникают сквозь обработанную почву, не обходя семена и корни. Фосфорные или калийные удобрения, которые легко впитываются в почву, при нулевой технологии склонны к накапливанию в верхнем слое, в отличие от традиционной, когда они хорошо перемешиваются с почвой. Поэтому рассчитывать, что система поверхностного распределения удобрений при нулевой технологии даст такие же хорошие результаты, как и при традиционном земледелии, нельзя.

В Новой Зеландии ученые в течение длительного времени выращивали кукурузу, высеянную с помощью крыльчатого сошника (Т-образная семенная бороздка) в необработанную, а также в традиционно вспаханную почву. Это совпало с некоторыми важными технологическими усовершенствованиями крыльчатых сошников, используемых в эксперименте. Для снижения сезонных колебаний в урожае традиционная технология было принята за 100%, а урожай, полученный при нулевой технологии, высчитывался как процент от традиционной. В каждом случае семя высевалось в Т-образные семенные бороздки и обеспечивалось покрытие Класса IV.

В первый год удобрение не использовали ни во время сева, ни в период вегетации. Почву для опытов взяли высокоплодородную, интенсивно использовавшуюся более 20 лет. В этих условиях урожай кукурузы при нулевой технологии был равен традиционной.

Не использовалось удобрение и на следующий год. Однако преимущества от проведенной вспашки вследствие более высокой минерализации почвы стали очевидными. При нулевой технологии из-за того, что почву не потревожили, минерализация была значительно слабее, поэтому и урожай, полученный при нулевой технологии, составил всего 35% от урожая, полученного при традиционной обработке.

На третий год на обоих участках использовали стартовое удобрение NPK (10:18:8:0). В этом случае одновременное внесение в почву через сошник семян и удобрений невозможно из-за риска их повреждения (сошник Cross Slot™ еще не был изобретен). Семена высевались с помощью простого крыльчатого сошника. Удобрение,внесенное по поверхности грунта, позволило получить урожай на уровне 60% от урожая, полученного на обработанных почвах.

На четвертый год для повышения урожая решили использовать удобрение NPK в больших количествах по сравнению с третьим годом. Эффект был получен обратный: урожай кукурузы, выращенный при нулевой технологии, составлял 30% от урожая, полученного по традиционной технологии.

Пятый год совпал с внедрением продвинутой версии Cross Slot™ крыльчатого сошника, который позволял одновременно вносить удобрение и семена в Т-образную семенную бороздку лентой на расстоянии в 20 мм друг от друга. Результаты, полученные на необрабатываемых полях, были быстрыми и впечатляющими. Уровень полученного урожая опять стал одинаков.

 

Фото 3. Разделяй и удобряй

На 6-й год эксперимента было использовано подпочвенное и поверхностное размещение удобрений для того, чтобы проверить, можно ли повторить результат, полученный на пятом году эксперимента. Результативность повторилась.

Стало очевидно, что необрабатываемая почва получает больше выгод от размещения удобрения, чем обрабатываемая. Окончательный урожай на разных полях с внесенным удобрением в почву не отличается значительно друг от друга.

Важно также учесть урожайность кукурузы на участках, где удобрения не применялись в течение шести лет. Урожай, полученный на участках без удобрений, был ниже, чем на участках, где вносились удобрения. Урожайность кукурузы на участках, где почва обрабатывалась, в три раза превышала урожай, полученный на необрабатываемых участках из-за естественной минерализации. Однако минерализация представляет собой «сгорание» органического материала, а значит, потерю качества почвы, по этой причине обработанная почва не может быть приравнена к необрабатываемой почве, обеспечивающей аналогичный уровень минерализации за счет применения удобрений.

Таким образом, необходимость внесения удобрений без повреждения семян в нулевой технологии важнее, чем при традиционной, когда проводится обработка почвы. Поверхностное размещение удобрений в нулевой технологии снижает продуктивность выращиваемых культур. Более того, из-за отсутствия минерализации точное размещение удобрений при нулевой технологии становится важной необходимостью.

Многие сошники, осуществляющие высев семян совместно с внесением удобрений методом «свободного слива», требуют их перемешивания, увеличивая риск «сгорания зерна». Это усугубляется тем, что в нулевой технологии удобрения, помещенные в семенную бороздку вместе с семенами, с трудом поглощаются почвой из-за ее менее рыхлого состояния.

Реальной альтернативой в данном случае становится «холостой ряд», в котором через каждый третий сошник подается только удобрение (Little, 1987); но Choudhary и др. (1988) получили только средние результаты даже при посеве с узким (150 мм) междурядьем.

Использование холостого ряда показало одинаково низкий урожай ячменя (2072 кг/га) и одинаковый при посеве кормового редиса. В последнем случае при смешивании семян и удобрений был получен самый низкий урожай 809 кг/га. Другие варианты размещения удобрений в почве не дали значительной разницы. По данным результатов, влияние способа внесения удобрений на урожайность ячменя зависит от типа почвы. В первом опыте это был песок, в котором из-за рыхлого состояния почвы количество каналов было минимальным. Следовательно, даже при отсутствии обработки почвы азотные удобрения более-менее равномерно проникают внутрь почвы и показывают примерно одинаковые с обрабатываемой почвой результаты влияния на

урожай культуры. В данном случае удобрение почти не повреждало семена. То есть, совместное внесение удобрения при посеве ячменя не вызывало проблем. Однако при использовании более чувствительной культуры brassica были получены результаты, аналогичные Afzal (1981) и Baker и Afzal (1986), использовавшим плохо сочетаемые смеси (вид культуры + удобрения). Опыты, проведенные авторами, не подтвердили необходимости использования удобрений в больших количествах при нулевой технологии. Но их применение требовало большей эффективности. Данные, полученные в результате семи различных экспериментов на озимой пшенице (Triticum aesti-vum), высеянной с помощью двухдискового сошника с использованием «холостого ряда» (в каждом третьем ряду были внесены только удобрения на глубину 100 мм), по сравнению с горизонтальным размещением с помощью Cross Slot™ (на глубину 20 мм) показали, что возможно снижение количества удобрений при более позднем посеве (Saxton and Baker, 1990). Урожай пшеницы при использовании сошника Cross Slot™ в среднем был на 13% выше, чем на участках, где удобрения вносили в холостой ряд. Урожайность на участках с использованием холостого ряда, в свою очередь, превышала показатели урожайности озимой пшеницы при использовании других сеялок за счет различных способов размещения удобрений в почве.

Культуры, выращенные с применением горизонтального разделения семян и удобрений, не только превысили урожай культур, посеянных с использованием холостого ряда, но и оказались более живучими в начальной стадии развития. Эта стойкость частично обусловлена местом внесения удобрения и частично уровнем влажности почвы, при котором развивалось растение. Растения, выращенные в Т-образной семенной бороздке, имели более развитую корневую систему.

Уровень углерода и азота явно выше в растениях, высеянных с помощью сошника Cross Slot™, нежели двухдискового сошника.

Даже там, где вертикальное разделение семян пшеницы и удобрений выполняется одним сошником, данная конструкция не имеет явно выраженных преимуществ. Более того, технические трудности в достижении удовлетворительного разделения компонентов по вертикали в различных ситуациях с помощью одного сошника делает ненадежным его использование в полевых условиях.

Сравнение горизонтального (сошник Cross Slot™) и вертикального разделения (килевидный сошник с дефлектором для засыпания бороздки с удобрением до размещения зерна) проводилось авторами в течение 2,5 лет.

Сошник Cross Slot™ обеспечил в первый год больший урожай яровой и озимой пшеницы. Однако в следующие три сезона урожай культур значительно не отличался.

В Австралии в течение 14 лет проводились длительные эксперименты, в которых сравнивался урожай сои, получаемый при использовании Cross Slot™ (Grabski et al, 1995). В первые два года (1981/82 и 1982/83) урожай, полученный по традиционной технологии, был отличный, по-видимому, за счет накопленных ресурсов. Но в последующие 12 лет использование нулевой технологии и сошника Cross Slot™ никогда не увеличивало урожай более чем на 30%.

Чтобы определить влияние места внесения удобрений на семена, Dianxion Cai (неопубликованное, 1992) протестировал два устройства, вносившие сухие и жидкие удобрения в различных нормах, используя сошник Cross Slot™ с размещением семян на глубине 25 мм. Использовано: (I)стандартное горизонтальное разделение на 20 мм (удобрения также вносились на глубину 25 мм) и (II) диагональное разделение, при котором удобрения вносились в стороне от семян на расстоянии 20 мм и глубже на 13 мм (то есть удобрение вносится на глубину 38 мм). Урожайность напрямую зависила от уровня всхожести семян, свидетельствуя, что начальное развитие отражается на объемах полученного урожая. В обоих экспериментах при горизонтальном размещении (2,5 см) получена лучшая всхожесть и урожайность, чем при диагональном размещении (3,8 см). Эти отличия становятся более очевидными при использовании азотных удобрений в норме 120 кг N/га. С увеличением нормы, при сравнительно неизменных условиях, уровень урожая снижался, видимо, из-за токсичности удобрения.

Снижение всхожести и урожая при повышении доз удобрений (160 кг N/га) не означает, что в данном случае применялись дозы, превышающие необходимые нормы (160 кг N/га соответствует уровню 350 кг сухой мочевины и 400 кг жидкой на га).

Возможность разделения удобрений и семян по горизонтали с помощью одного сошника, исключающая зависимость от скорости, типа почвы и ее влажности, присутствия/отсутствия растительности, с одновременным сохранением способности удерживать азот внутри созданной бороздки, является наиболее заметным индикатором эффективности нулевой технологии.