Азотне живлення картоплі залежить не лише від внесення добрив – покривні культури також можуть впливати на кількість азоту, доступного наступній культурі. Дослідження впливу покривних культур на засвоєння азоту наступною культурою картоплі підтвердило одне: це складний процес. Попри ці складнощі, дослідження також показало, що покривні культури можуть бути дуже ефективною складовою системи удобрення картоплі.
Однак результат залежить від своєчасної появи сходів, правильного вибору видів покривних культур і вчасно проведених технологічних операцій.
Покривні культури – недооцінена перевага
Картоплярі вирощують покривні культури з багатьох причин – від участі в агроекологічних програмах до поліпшення структури ґрунту. Водночас часто недооцінюють їхню потенційну здатність забезпечувати наступну культуру азотом.
Нещодавнє дослідження, профінансоване Кембриджською дослідницькою асоціацією виробників картоплі (Cupgra) та проведене незалежним консультантом доктором Марком Еллісоном і незалежним консультантом із вирощування картоплі Мартіном Коксом, мало на меті краще зрозуміти цей процес. І, що особливо важливо, визначити, наскільки передбачуваним він є.
Азотне живлення картоплі: взаємопов’язані процеси
За словами Марка Еллісона, кількість азоту, яку засвоює наступна культура картоплі, залежить від кількох взаємопов’язаних процесів. Коли покривну культуру знищують і заробляють у ґрунт перед висаджуванням картоплі, вона має певну кількість сухої речовини та певний вміст азоту. Частина цього азоту швидко мінералізується, частина переходить до складу органічної речовини ґрунту. А частина може втрачатися внаслідок вимивання або у формі закису азоту (N₂O).
З часом, у міру розкладання органічної речовини ґрунтовими мікроорганізмами, азот продовжує вивільнятися. Однак картопля має характерну динаміку засвоєння азоту. Інтенсивність його поглинання досягає піку досить рано – зазвичай через 25–40 днів після появи сходів.
«В ідеалі ми хотіли б, щоб азот, який вивільняється з покривної культури, був доступний саме в цей період інтенсивного засвоєння», – пояснює Марк Еллісон. «Але залежно від виду покривної культури та способу її вирощування й заробляння азот може вивільнитися ще до висаджування картоплі або вже пізніше в сезоні, коли рослини картоплі більше не засвоюють його активно, що ускладнює азотне живлення картоплі. У таких випадках більша ймовірність того, що азот буде втрачений, а не використаний культурою».
Ключові моменти: азотне живлення картоплі та покривні культури
- Покривні культури можуть істотно зменшувати втрати нітратів у сівозмінах із картоплею, але їхній внесок у забезпечення наступної культури азотом дуже мінливий.
- Своєчасна поява сходів, правильний вибір видів, а також своєчасне знищення і заробляння покривної культури важливіші, ніж просто її вирощування.
- Щоб азот із рослинних решток покривної культури ефективно використовувався, його вивільнення має збігатися з раннім піком потреби картоплі в азоті.
- Вид покривної культури та властивості рослинних решток суттєво впливають на швидкість мінералізації азоту.
- Погодні умови протягом сезону, гранулометричний склад ґрунту та зміни його структури можуть впливати на доступність азоту незалежно від азоту, який вивільняється з рослинних решток покривних культур.
Як точніше оцінити доступність азоту
Що ж варто враховувати виробникам картоплі та агрономам, щоб краще оцінити вплив покривних культур на азотне живлення картоплі? Насамперед важливо розуміти, скільки азоту може бути доступно наступній культурі та коли саме.
Одним із головних чинників є вид покривної культури, а також властивості рослинних решток, які повертаються в ґрунт. Співвідношення вуглецю до азоту (C:N) може бути корисним показником у межах одного виду, однак під час порівняння різних видів воно не є визначальним чинником.
Читати по темі: П’ять чинників, що впливають на успішне пророщування картоплі
У попередньому дослідженні, профінансованому AHDB, було проаналізовано близько 300 зразків покривних культур. Співвідношення C:N у них становило від 9 до 85, а середнє значення – 24. Однак рослинні рештки з подібним співвідношенням C:N можуть поводитися зовсім по-різному залежно від того, чи походять вони з бобових, капустяних або злакових культур. Рештки бобових зазвичай розкладаються швидше, ніж рештки злакових, навіть за однакового співвідношення C:N.
Дослідження показали, що надземна маса бобових і небобових видів може мати однакове співвідношення C:N. Однак швидкість мінералізації може суттєво відрізнятися через різницю в структурі лігніну та способі зв’язування целюлози й геміцелюлози в рослинних тканинах.
«Співвідношення вуглецю до азоту найкорисніше як орієнтир у межах одного виду», – пояснює Мартін Кокс. «Два посіви редьки з різним співвідношенням C:N поводитимуться по-різному, як і два зразки злакових культур. Але рештки злакової культури можуть поводитися зовсім інакше, ніж рештки капустяної культури з таким самим співвідношенням».
Таким чином, хімічний склад рослинних решток допомагає пояснити частину відмінностей у вивільненні азоту. Хоча, за словами Мартіна Кокса, виробникам не потрібно проводити детальний хімічний аналіз рослин.
«Поглинання азоту покривною культурою та загальний тип культури залишаються найбільш практичними й важливими чинниками».
Мінливість засвоєння азоту
Поглинання азоту покривними культурами значною мірою залежить від особливостей виду. Зокрема швидкості росту та глибини проникнення коренів, а також від залишкового азоту в ґрунті, його структури та погодних умов.
«Ґрунтові умови та розвиток кореневої системи можуть впливати опосередковано», – зазначає Марк Еллісон. «Якщо покривна культура поліпшує структуру ґрунту та розвиток кореневої системи, наступна культура картоплі може отримати доступ до більшої кількості азоту з ґрунтового профілю. Навіть якщо сама покривна культура вивільняє небагато азоту. Це ускладнює оцінювання».
Для оцінювання поглинання азоту в період вегетації можуть бути корисними інструменти визначення індексу зеленої площі (GAI), особливо в покривних культурах, де переважають капустяні види. На початку сезону як орієнтир часто використовують показник близько 50 кг/га азоту для першої одиниці GAI та близько 40 кг/га для другої.
«GAI може дати досить точну оцінку того, скільки азоту накопичила капустяна покривна культура», – говорить Мартін Кокс. «Але він нічого не говорить про якість рослинних решток або про те, наскільки швидко цей азот буде вивільнятися».
Підходи на основі GAI не рекомендують використовувати для сумішей із кількох видів. Особливо якщо в них переважають злакові культури, оскільки за таких умов закладені в методику припущення не працюють. Ще одним обмеженням є те, що в більшості досліджень вказується дата сівби, але не дата появи сходів.
«Дата появи сходів є одним із ключових чинників ефективності», – говорить Марк Еллісон. «Можна рано посіяти культуру в сухий посівний шар ґрунту, але якщо сходи з’являться лише через кілька тижнів, протягом цього періоду вона не поглинатиме азот».
Хоча дати знищення та заробляння покривної культури часто зазначають у дослідженнях, саме тривалість періоду від появи сходів до знищення культури значною мірою визначає, скільки азоту вона поглине.
Вплив погодних умов
Погодні умови протягом сезону відіграють значну роль у тому, скільки азоту поглине покривна культура і яка його кількість потенційно буде доступною для наступної культури картоплі.
Після сухого сезону, такого як 2025 рік, або після культури, яка розвивалася слабко, у ґрунті може залишатися значна кількість мінерального азоту. Покривні культури здатні поглинати цей азот і зменшувати ризик його вимивання.
Водночас покривні культури транспірують воду та зменшують дренування ґрунтового профілю, суттєво змінюючи переміщення нітратів. Дослідження показують, що в окремих ситуаціях втрати нітратів із вимиванням можуть зменшуватися приблизно на 50% і більше.
Марк Еллісон і Мартін Кокс зазначають, що чинні підходи до планування живлення не повною мірою враховують ці ефекти. Це потенційно може призводити як до надмірного, так і до недостатнього внесення азотних добрив.
Вони також застерігають, що повторне використання покривних культур без відповідного коригування азотного живлення може збільшувати кількість азоту, який утримується в системі. Тобто переносити ризик вимивання на пізніші етапи сівозміни, а не усувати його.
«Це відповідає ширшому європейському підходу. Покривні культури змінюють динаміку азоту, але самі по собі не усувають проблему вимивання нітратів, якщо одночасно не контролювати загальну кількість азоту, що надходить у систему».
Гранулометричний склад ґрунту та вміст органічної речовини впливають як на поглинання азоту, так і на його мінералізацію, а випас худоби додає ще один рівень складності. Тварини можуть збільшувати доступність азоту завдяки поверненню в ґрунт поживних речовин із гноєм і сечею. Водночас це збільшує неоднорідність розподілу азоту та може створювати локальні ділянки з його підвищеною концентрацією.
«Надходження азоту від випасу зазвичай є помірним, але випас може змінювати як час вивільнення азоту, так і його розподіл, а в деяких умовах негативно впливати на структуру ґрунту через поверхневі пошкодження або ущільнення», – говорить Марк Еллісон.
Інструменти підтримки прийняття рішень
У межах дослідження Мартін Кокс проаналізував кілька інструментів, доступних для прогнозування поглинання та вивільнення азоту покривними культурами.
Неруйнівні методи, такі як застосунки для визначення індексу зеленої площі, дрони для визначення нормалізованого диференційного вегетаційного індексу (NDVI) або супутникові знімки, можуть швидко оцінювати поглинання азоту окремими видами культур, особливо капустяними на ранніх етапах росту.
«Ці інструменти корисні для первинної оцінки, але вони нічого не говорять про якість рослинних решток і не дають змоги спрогнозувати вивільнення азоту», – говорить він.
Руйнівне відбирання зразків
Руйнівне відбирання зразків, яке передбачає зрізування рослин, їх зважування та лабораторний аналіз, залишається найточнішим методом визначення кількості поглинутого азоту. Особливо якщо частота відбирання зразків достатня для врахування неоднорідності поля. Однак цей метод потребує значних затрат праці та часу.
Дані, отримані в результаті такого відбирання зразків, можна використовувати в детальніших моделях, зокрема у французькій системі Merci (Méthode d’estimation des Restitutions par les cultures intermédiaires), яка оцінює вивільнення азоту в часі та враховує властивості рослинних решток.
Для її використання необхідні точні дані про біомасу та роздільне визначення видів у сумішах покривних культур.
Системи з Нідерландів і США
Мартін Кокс також проаналізував системи, розроблені в Нідерландах і США.
Нідерландська модель забезпечує надійний довгостроковий облік азоту та в окремих обмежених порівняннях показала результати, дуже близькі до оцінок, отриманих на основі британських даних, хоча для підтвердження її надійності необхідні подальші випробування.
Американська модель CC-NCalc – калькулятор азоту покривних культур – має відносно зручний інтерфейс і дає змогу моделювати вивільнення азоту за наявності якісних даних про біомасу. Однак вона спирається на лабораторний аналіз, недостатньо добре працює із сумішами кількох видів покривних культур і адаптована більше до ґрунтів та сівозмін США.
«Жоден окремий інструмент не дає повної відповіді. Усі вони можуть бути корисними, але їх потрібно використовувати разом із якісними даними та обґрунтованими агрономічними рішеннями», – говорить Мартін Кокс.
Марк Еллісон, незалежний консультант; Мартін Кокс, незалежний консультант із вирощування картоплі
