Агрономія •  21.04.2020

Використання азота кукурудзою

Адаптація: Володимир Андрущенко, категорійний менеджер з кукурудзи Corteva Agriscience

Автори: Джейсон Дебруін, науковий співробітник Pioneer, Макомб, Ілліноіс, Стів Бутзен, Менеджер з агрономічної інформації Pioneer, Джонстон, Айова

 

Огляд

  • Науковці Corteva проводять  ґрунтовні  дослідження, спрямовані  на  підвищення  урожайності  кукурудзи шляхом підвищення ефективності використання азоту (ЕВА) гібридами кукурудзи.
  • Розуміння процесу використання азоту (N) кукурудзоює   ключовимдля   покращення   ЕВА   кукурудзи науковцями та оптимального менеджменту постачання N аграріями.
  • Сучасні   дослідження   університетів   та CortevaAgriscienceрозкривають особливості споживання азоту в часі та джерел азоту для кукурудзи : 

– Азот  для  розвитку  зернівок  початку  має  два джерела: N, переміщений із вегетативних органів кукурудзи  та  N,  який  постійно  вбирається  із грунту.   Таким   чином,   забезпечення   азотомпротягом  всього  періоду  вегетації  кукурудзи  є критичним для максимізації урожаю.

– На момент цвітіння (R1) кукурудзавикористовує приблизно  63%  сезонної  потреби  в  азоті.  Решта споживається протягом наливу зерна (R1-R6).

– Для отримання високих врожаїв необхідно 150-230 кг/гаазоту  для  підтримки  розвитку  зерна. Приблизно  38%  цієї  потреби  постачається  із вегетативних  органів  кукурудзи,  решта – за рахунок вбирання азоту із грунту після цвітіння .

– При  інтенсивному  господарюванні  споживання азоту кукурудзою після цвітіння може становити 95-145 кг/га. 

  • При внесенні азоту  на рівні максимально можливого використання вірогідність його вбирання рослинами і потенційної  наявності  для  підтримки  формування  та наливу  зерна  при  цвітінні  і  пізньому  розвитку збільшується
  • Сезонний  моніторинг  наявності  азоту  в  грунті  дуже важливий  тому,  що  1)  надає  можливість  попередити аграріїв  про  потенційну  нестачу  азоту  з  метою подальшого  нівелювання  цієї  проблеми,  2)  створює передумови для модифікації плану азотного живлення на майбутні роки

Важливість азоту при вирощуванні кукурудзи

Азот – найбільш вживаний елемент і одна із найдорожчих складових   при   вирощуванні   кукурудзи.   Згідно досліджень у США внесення азоту складає 18% та 13% операційних  витрат  при  вирощуванні  кукурудзи  по кукурудзі та  кукурудзи  по  сої  відповідно  (Duffy  2014). Незважаючи  на  те,  що  віддача  від  внесення  азотних добрив  зазвичай  більша,  ніж  відіншихелементів живлення,  аграрії  повинні  ефективно  використовувати азот  для  досягнення максимальної  користі.  Це  означає мінімізацію  втрат  азоту  шляхом  внесення  необхідних кількостей  у  періоди  максимальної  потреби  азоту рослиною. Одночасно слід бути впевненим, що азот не є лімітуючим  фактором  максимізації  урожаю  протягом всього вегетаційного періоду кукурудзи. Дуже важливою є достатня кількість азоту в періоду його максимального використання  (V8 –  VT)  (Butzen,  2011).  Дана  стаття фокусується на важливості забезпечення азотом не тільки в період швидкого росту кукурудзи, а і під час пізнього наливу зерна – протягом всього вегетаційного періоду.

 

Підвищення ефективності використання азоту

Середня урожайність кукурудзи у США більш ніж подвоїлася протягом останніх 50 років, підвищилися і норми внесення азоту (графік 1.)Починаючи із 1980-х рівень внесення азоту спинився на позначці приблизно 150-160 кг/га, а урожайність продовжила рости (графік 1).

Це збільшення урожайності кукурудзи (1.3 ц/га щорічно, починаючи з 1980) при незмінному рівні внесення азоту, свідчить, що ефективність використання азоту (ЕВА, кг N/га) значно збільшилася. Підвищення ЕВА –результат покращень в генетиці та господарюванні.

Вміст азоту в зерні

Науковці Cortevaпроводять фундаментальні дослідження в сфері збільшення урожайності кукурудзи за рахунок підвищення ЕВА. Розробка чіткого розуміння потреб в азоті при інтенсивному та екстенсивному господарюванні в умовах різного азотного живлення є ключовим при вдосконаленні ЕВА. В межах цього дослідження 20 гібридів Pioneer оцінювалися при інтенсивному вирощуванні біля Сіоти, ІІІ, протягом 2012-2013 років. Метою досліду було визначення вмісту азоту в конкретних гібридах (графік 2).

Урожайність в  дослідженніколивалася  від 126  до  157 ц/га. Середній вміст білку був в межах 9-10 %. Азот – основа  всього  білку  в  рослині  та  зерні;  кожна  частина азоту забезпечує  виробництво  6.25  частин  білку.  В даному  дослідженні  утворилося  1050-1481 кг/га  білку.   Іншими  словами,  зерно  винесло  168-237  кг  азоту/га (графік 2). Потреба  рослини  в  азоті  для  формування  зерна пропорційна   урожайності.   Сучасні   дослідження дово  дять, що при урожайності 50-95 ц/га потреба в азоті складає  менше,  ніж  73  кг/га  (таблиця 1).  Коли урожайність перевищує 126 ц/га, виніс азоту складає 156 кг/га. Методичка IowaStateUniversityнаводить аналогічні показники азоту в зерні –154 кг азоту/га при урожайності 141ц/га (графік 3).

 

Час вбирання та джерело азоту

Важливість азотного живлення до цвітіння важко переоцінити, оскільки азот підтримує формування початків, закладку кількості зерен та їх розмір. Через це аграрії зазвичай намагалися забезпечити доступність азоту саме на початковому етапі вегетації, вважаючи внесення азоту після цвітіння не дуже важливим. Історичні дослідження по часу внесення азоту також підкреслювали важливість його раннього внесення. Більше того, переважна більшість досліджень стверджувала, що при наливі зерна майже вся потреба в азоті покривалася за рахунок його перерозподілу із листя та стебел до зернівок, зводячи до мінімуму вбирання азоту з грунту після цвітіння.

Однак всебічні дослідження останніх 5 років довели, що азот, необхідний для розвитку зерна, має 2 джерела походження:1) перерозподіл із листя та стебел; 2) забір азоту із грунту. До такого висновку прийшли як науковці Corteva, так і представники дослідницьких інститутів.

Дослідження Cortevaу Макомбі, ІІІ у 2012 році порівнювали «звичайний» рівень азоту – 224 кгN/га із низьким рівнем –56 кгN/га. Отримані врожаї склали 157 ц/га при нормальному забезпеченні та 63 ц/га при низькому. При нормальному забезпеченні азотом 145, 180 та 336 кгN/га вбиралося на момент V12, R1 та R6 відповідно (графік 4). Із 224 кгN/га, що містилося в зерні на момент фізіологічної стиглості, 68 кг походили із вегетативних органів рослини (листя, стебла, тощо) і 156 кг було отримано із грунту після цвітіння (графік 4).

При низькому азотному живленні (урожайність на рівні 63 ц/га) споживання азоту на стадії R1 обмежувалося 69 кг/га і тільки 32 кг/га вбиралося із грунту після цвітіння (графік 4). Низьке забезпечення азотом імітує умови, коли доступний N обмежується вилуговуванням, денітрифікацієюта недостатнім його внесенням.

В умовах низького азотного живлення, коли вбирання N після цвітіння не може в повному обсязі забезпечити формування зерна, решта азоту ремобілізується із вегетативних органів (стебла, листя, обгортки, стрижень). Листя –основне джерело ремобілізованого азоту. Сучасні дослідження, проведені в Іліноісі та Індіані, показали, що в середньому доля ремобілізованого із вегетативних органів азоту складає 38%, а максимальне значення – 54% –має місце у сприятливих грунтово-кліматичних умовах із високим азотним живленням (таблиця 1). Незалежні дослідження ДеБруіна та інших (2012) зафіксували 63% як максимально можливий рівень ремобілізації азоту в зерно. Подальші дослідженнянауковців Cortevaдовели, що кількість ремобілізованогоіз стебел азоту складає близько 20%, а перерозподіл азоту із обгорток та стрижня в зерно є дуже незначним.

Декілька  університетських  досліджень  оцінювали  час вбирання азоту. В дослідженніДержавного Університету Айови приблизно 60% (135кгN/га) від загальної потреби в  азоті  (графік  3)  було  ввібрано  і  накопичено  в  листі, стеблах та початках на момент R1 (вихід шовку) в умовах сприятливих  грунтово-кліматичних  умов –рівень урожайності 140 ц/га (Abendroth et al., 2011). На момент фізіологічної  стиглості (R6 –чорна точка) –загальний обсяг  ввібраного  азоту  (вегетативні  органи+зерно) досягав 213 кгN/га. Подальші розрахунки показують, що 80 кгN/га все ще повинні бути поглинуті після цвітіння для підтримки формування зерна.

Результати інших досліджень щодо пропорції азоту, що споживається до і після цвітіння, наведені на графіку 5 та в  таблиці  1.Вони доводять,  що  кількість  азоту, використаного до цвітіння, практично ідентична в умовах доброго  і  низького  азотного  живлення  (63%  та  62% відповідно).  Незважаючи  на  те,  що  це – значна  частка сезонної  потреби  в  азоті,  потреба  в N після  цвітіння коливається від 36 до 150 кгN/га.

Приклади  важливості  вбирання  азоту  після  цвітіння наведені у таблиці 1. У 2 різних середовищах в Іліноісі і Індіані  з  рівнями  урожайності  більше  140  ц/га  рівень поглинання азоту до R1 досягнув 188 кгN/га. Оскільки максимально можливе значення ремобілізованого азоту складає  54%  від  обсягу,  що  поглинувся  до  цвітіння, тільки  100  кгN/га  буде  доступне  для  наливу  зерна. Припускаючи вміст білку в зерні на рівні 8% ця кількість азоту буде достатньою для формування урожаю тільки на рівні 80 ц/га. Таким чином, рівень урожайності кукурудзи буде  дуже  обмежений  в  разі  використання  для  наливу зерна  тільки  ремобілізованого  азоту,  особливо  це стосується  полів,  де  наявність  азоту  зменшується  за рахунок  грунтово-кліматичних  умов  та  через  постійне недовнесення.  Із  таблиці  1  чітко  видно,  що  сучасні гібриди  в  значній  мірі  залежать  від  вбирання  азоту  із грунту після цвітіння для успішного наливу зерна.

Одна з причин непорозумінь щодо поглинання азоту після цвітінні і його впливу на налив зерна є думка, що сучасні, високоврожайні гібриди мають відмінний тренд вбирання N. Сучасними дослідженнями доведено, що гібриди сучасної селекції поглинають більші кількості N після цвітіння в порівнянні із старішими гібридами. Дослідження Ciampitti та Vyn (2012) узагальнили 100 наукових праць по старим (1940-1990) і новим (1991- 2011) гібридам (таблиця 2). Науковці прийшли до висновку, що в середньому сучасні гібриди вбирали на 3 кг N більше протягом вегетаційного періоду. Ще більш важливим є час поглинання N рослинами: нові гібриди поглинають на 29% більше азоту після цвітіння в порівнянні із старими гібридами (таблиця 1).

Haegele (2013) поглибив дослідження щодо часу вбирання азоту рослинами кукурудзи. Він порівняв гібриди із 1970-х років із гібридами, виведеними після 2000 року (таблиця 2). Згідно його досліджень, сучасні гібриди поглинали на 3.6 кг N більше протягом вегетаційного сезону і акумулювали на 40% більше азоту після цвітіння в порівнянні із старими гібридами (таблиця 2). Оцінка гібридів Pioneer, які продавалися у 1934 – 2013 роках дала аналогічні результати: сучасні гібриди поглинають більше азоту протягом вегетаційного періоду, а по часу, в порівнянні із старими гібридами, більша частина поглинається після цвітіння. Враховуючи наведені напрацювання, варто зробити переоцінку рекомендацій щодо часу внесення азоту та підтримки достатнього рівня азотного живлення протягом репродуктивних фаз розвитку кукурудзи.

 

Довгостроковий план азотного живлення

В більшості випадків розвиток зерна (починається після запилення) стартує через 75-95 днів після посіву в залежності від стиглості гібриду. Однак значна частина азоту зазвичай вноситься безпосередньо перед посівом або навіть за 4-5 місяців до посіву (восени). На програми азотного живлення в значній мірі впливають завантаженість господарськими операціями та ціна азотних добрив. Частково береться до уваги потреба рослин в азоті (дрібне внесення, піджевлення, тощо). Дуже рідко хтось бере до уваги потребу в азоті, який вбирається з грунту на пізніх етапах розвитку кукурудзи.

Забезпечити достатню кількість доступного для рослини азоту у грунті на пізніх стадіях розвитку кукурудзи – найважча складова програми азотного живлення. Доступність азоту залежить від багатьох факторів, які взаємодіють між собою:

  • Кількість і час внесення азотних добрив
  • Мінералізація органічних речовин у грунті, за рахунок чого утворюються доступні для рослин форми азоту
  • Кліматичні фактори, що впливають на випаровування, вилуговування, денітрифікацію та мінералізацію
  • Вбирання азоту рослинами протягом вегетативних фаз розвитку
  • Потенціальний рівень урожайності Втрати від випаровування та вилуговування можуть сягати до 56 кг/га/рік в залежності від умов вирощування.

Втрати від денітрифікації можуть бути на рівні 2-5% від загального вмісту азоту в грунті в день на насичених грунтах. Рослини щоденно вбирають приблизно 1.1-3.1 кг/га/день. Спланувати достатню кількість азоту для вбирання рослиною після цвітіння досить важко, оскільки N із грунту легко втрачається та може дуже швидко вбиратися рослинами в період швидкого росту. Рівень впевненості в достатній кількості азоту для розвитку зерна після цвітіння зменшується по мірі збільшення інтервалу між внесенням азоту та початком формування та наливу зерна. Багато програм азотного живлення передбачають внесення азоту восени або навесні перед посівом. Наявність азоту протягом вегетативних фаз розвитку є дуже важливим моментом, оскільки більше, ніж 60% N вбирається рослинами до цвітіння (графік 5). Однак тільки 1/3 від цієї кількості пізніше ремобілізується із вегетативних органів для розвитку зерна. При інтенсивному землеробстві, де потреби в азоті складають більше 200 кгN/га, важливість доступного азоту на пізніх етапах розвитку важко переоцінити. Базуючись на дослідних даних щодо поглинання азоту до та після цвітіння, а також ремобілізації N логічною є розбудова програми азотного живлення, яка віддзеркалює потреби рослини з метою мінімізувати втрати і максимізувати поглинання азоту:

  • Внесення 70% сезонної потреби в азоті перед посівом забезпечить ефективний вегетативний розвиток
  • Внесення залишкових 30% на стільки пізно, на скільки дозволяє с.-г. обладнання, надає додаткові переваги в переважній більшості випадків.
  • Пізнє внесення N дозволяє частково компенсувати його втрати через промивання дощем, яке може траплятися у травні – червні.

Сучасне рішення – додавання стабілізатору азоту (N- Лок™ Макс) під час пізнього осіннього чи раннього весіннього внесення добрив з метою попередження надлишкового споживання азоту та відтермінування його поглинання до часу цвітіння або пізніше. N-Лок™ Макс слід застосовувати за допомогою звичайного надземного обприскувача з нормою робочого розчину 100-200 л/га до, одночасно чи після внесення азотних добрив. Він використовується з усіма типами азотних мінеральних добрив, гранульованими (карбамід, сульфат амонію), рідкими (КАС, аміачна вода), які містять азот в амонійній, амідній та аміачній формах та з рідким гноєм. Рідкі добрива та гній можна змішувати з N-Лок™ Макс безпосередньо в місцях збереження перед застосуванням або під час завантаження добрива у бочку. N-Лок™ Макс повинен бути зароблений в грунт протягом 10 днів після внесення добрив (культивація, полив, опади >12мм).

Аналіз досліджень, зроблений Wolt у 2004 році показав, що використання N-Лок™ Макс забезпечує підвищення урожайності на 7%, зростання доступного азоту в грунті на 28%, зменшення вимивання азоту на 16% та зниження виділення парникових газів на 51%.

Висновки

Складання ефективної програми азотного живлення – критичний момент для максимізації урожаю та зменшення витрат на N. Найважливішим невідомим у цьому рівнянні є правильне визначення азоту в грунті, доступного для споживання рослинами. На вміст N в грунті безпосередньо впливають кількість опадів, температурний режим, тип грунту, кількість та час внесення азотних добрив. Використовуючи ці параметри та моделювання можна оцінити кількості наявного N. Порівняння тренду росту та розвитку кукурудзи із запланованим урожаєм дає змогу більш точно розрахувати, чи вистачить наявного у грунті азоту для забезпечення амбітних планів по урожаю. Corteva Agriscience постійно впроваджує нововведення у цій сфері. Так, у США наявна програма EncircaSM , покликана допомагати фермерам ефективно використовувати основні складові при виробництві кукурудзи, включаючи і азотне живлення. Encirca Yield дозволяє товаровиробникам нівелювати ризики і дає можливість моніторити та регулювати грунтове азотне живлення в режимі реального часу з метою максимізації прибутковості та мінімізації негативного впливу на навколишнє середовище.

Перейти до контактів Торгових Агентів

Наведене  вище  має  інформативний  характер.  Для  більш  детальної  інформації звертайтеся до Торгових Агентів ТМ Pioneer у вашому регіоні. Урожайність гібридів може бути різною і обумовлюється низкою факторів:  посуха  та  перезволоження,  тип  ґрунту, обробіток  ґрунту,  вплив  шкідників  та  хвороб. В кожному окремому  випадку урожайність одного і того ж гібриду може відрізнятися.