Laravel
Азот, повільніше!

Азот, повільніше!

Ірина Логінова, консультант з живлення рослин

НВК «Квадрат»

 

Можна впевнено сказати, що уся агрохімія обертається навколо азоту. Саме азот є ключовим елементом життя на нашій Планеті, водночас займаючи перше місце у рейтингу дефіцитних для рослин елементів. Крім того, азот постійно намагається «ретируватись», зменшуючи ефективність добрив і спричиняючи екологічні проблеми.

 

Подібна поведінка азоту добрив призводить до того, що в середньому лише 50-60% внесеного мінерального N використовується рослинами у перший рік. До певної міри втратами азоту і коефіцієнтом його використання з добрив можна керувати шляхом правильних агрономічних практик: стимулювання росту коренів, внесення азотних добрив вроздріб, у різні строки та способи, правильний підбір форм добрив тощо.

Індустрія добрив постійно вдосконалює продукти і способи їх внесення з метою зниження непродуктивних втрат азоту та підвищення ефективності внесених добрив.

Це призвело до виділення окремої групи добрив – добрива з підвищеною ефективністю (Enhanced efficiency fertilizers), або так звані «розумні добрива», які дають фермерам додатковий інструмент у їх арсенал для досягнення контролю над елементами живлення. Поряд з цим, такі добрива дозволяють знизити непродуктивні втрати елементів, отже, зменшують негативний вплив на довкілля.

Головною рисою азотних добрив з підвищеною ефективністю є зменшення непродуктивних втрат і керування часом та інтенсивністю вивільнення азоту. Адже, головними недоліками азоту добрив є, по-перше, схильність до непродуктивних втрат, і, по-друге, невідповідність між вивільненням азоту у ґрунтовий розчин і темпами поглинання його рослинами.

Принцип створення азотних добрив з підвищеною ефективністю зводиться до основних двох: (1) покращення традиційних добрив і (2) створення нових типів добрив.

Першого досягають шляхом додавання до традиційних добрив інгібіторів мікробної активності (інгібітори нітрифікації та уреази – стабілізовані добрива, Stabilized fertilizers), капсулюванням (створенням оболонок навколо гранули, які змінюють характер вивільнення елементів живлення – добрива контрольованої дії, Controlled Release Fertilizers) та зміною фізичних властивостей добрив (наприклад, створення супергранул, брикетів, паличок тощо).

У статті піде мова про другий шлях – нові типи азотних добрив, створені шляхом синтезу нових хімічних формул – добрива повільної дії (slow release fertilizers). Це добрива, які містять елементи живлення у формі хімічних сполук, які безпосередньо не є доступними для рослин, але стають такими в результаті хімічних і біологічних перетворень.

Така форма азоту відтерміновує його доступність і використання рослинами на певний проміжок часу після внесення. На відміну від традиційних азотних добрив (аміачна селітра, карбамід тощо), ці добрива істотно більше часу можуть постачати рослини азотом, оскільки їх гідроліз і перехід у доступну для рослин форму відбувається упродовж тривалішого періоду.

 

«Нездорова» конкуренція

Рослини, як і будь-які інші організми, існують у стані постійної конкуренції за елементи живлення. Вони конкурують між собою, з іншими видами рослин, з ґрунтом і з ґрунтовими мікроорганізмами. Набір хімічних, фізичних і біологічних реакцій, що проходять в ґрунті після внесення добрива, визначають втрати і доступність елементу живлення для рослин – врешті, коефіцієнт використання.

 Важливо, що більшість реакцій, яким підлягають елементи живлення в ґрунті, залежать від їх концентрації. Надлишок елементу в ґрунтовому розчині не поглинається рослиною і втрачається із доступного пула в результаті трьох основних груп реакцій (згідно Shaviv, 2005): (1) мікробні (нітрифікація, денітрифікація, іммобілізація), (2) хімічні (обмінні реакції, фіксація, осадження, гідроліз) та (3) фізичні (вимивання, поверхневий стік, звітрювання).

Саме тому агрономічна практика повинна бути спрямована на те, щоб не припускати надлишку доступних для рослин елементів живлення в ґрунті. Їх надходження в ґрунтовий розчин повинно узгоджуватись із архітектурою і характером розвитку кореневої системи рослин, інтенсивністю споживання елементу, особливостями поведінки самого добрива в ґрунті, погодними і ґрунтовими умовами тощо.

Проблемою традиційних азотних добрив є той факт, що коли їх вносять в ґрунт, особливо лише у один строк, це призводить до раптового підвищення кількості азоту відразу після внесення, і недостатку – пізніше.

Із традиційних добрив азот вивільнюється упродовж 30-60 днів після внесення, що не завжди відповідає потребам культур, особливо з тривалим періодом вегетації. З іншого боку, надмірне вивільнення легкодоступного азоту у фазу рослин, коли потреба у азоті невисока, спричиняє непродуктивні втрати і забруднення довкілля.

 

«Ідеальне» добриво

Якщо можна було б створити ідеальне добриво, яким би воно було?

Thanasis Rosoglou (CEO у компанії Haifa Southeast Europe) вважає, що «ідеальне» добриво повинно відповідати наступним критеріям: задовольняти потреби культур упродовж одного вегетаційного періоду; достатньо одноразового внесення без потреби додаткового виїзду на поле; повинно бути захищене від непродуктивних втрат (що характерне для азотних добрив); повинно бути захищене від фіксації грунтом (що характерне для фосфатів); не повинно підлягати впливу несприятливих погодних умов (дуже висока температура, інтенсивні дощі, тощо).

На подібні особливості вказує також Lammel (2005): відповідність інтенсивності і темпу вивільнення елементів з добрива потребам культури (рис. 1). У такому випадку якнайкраще задовольняються потреби рослин і мінімізуються непродуктивні втрати елементів добрив (в першу чергу це стосується азоту).

В той же час, сам Lammel зазначає, що такого синусоїдального вивільнення елементів можна досягнути дробним внесенням азоту упродовж періоду вегетації відповідно до потреб рослини. Без сумніву, цей шлях дозволяє істотно підвищити ефективність добрив, і тому широко застосовується у інтенсивному землеробстві розвинутих країн. Проте, він має і ряд обмежень, серед яких: підвищені витрати праці і енергії, низька ефективність поверхневого внесення азоту або ризик пошкодження культури за внутриґрунтового внесення, зниження гнучкості у розподілі праці у господарстві, і, найголовніше, – висока залежність від погодних і польових умов, що часто обмежує або робить неможливим вихід у поле для внесення добрив (Grant, 2005).

 

«Загальмований» азот

Отже, поява добрив повільної дії є саме результатом пошуку «ідеального» добрива, яке було б здатне поступово вивільнювати елементи живлення.

На відміну від добрив контрольованої дії, для яких вивільнення елементів живлення відбувається через капсулу на поверхні гранули, добрива повільної дії являють собою азотовмісні сполуки, які вивільнюють доступний для рослин азот в результаті хімічного або біологічного розкладання.

Основним представником добрив повільної дії є продукти конденсації сечовини і альдегідів: наприклад, сечовинформальдегіди (UF), метиленсечовини (MU), тріазони, ізобутилендисечовини (IBTM, IBDU) та кротонілдендисечовина (СDU).

Ці сполуки відомі вже з середини 50-х років XIX ст., а їх вивчення і випробування активно проходило також і у Радянському Союзі.

Серед цих сполук є як рідкі, так і тверді продукти. А їх головні характеристики визначаються складом і довжиною полімерних ланцюгів: що коротшим є ланцюг, то швидшим є вивільнення азоту, і навпаки.

Для характеристики повільнодіючих азотних добрив використовують показники, відмінні від показників традиційних азотних добрив, а саме: (1) cold water soluble (CWSN) – відсоток азоту сполук, розчинних у холодній воді; (2) cold water insoluble (CWIN) або water insoluble (WISN) – відсоток азоту сполук, нерозчинних у холодній воді (Detrick, 1995).

Тверді продукти на основі сечовинформальдегіду зазвичай містять 55-65% азоту, нерозчинного у холодній воді (CWIN), що і визначає їх повільну дію. Процес вивільнення азоту з цих добрив є багатостадійним: поступове розчинення окремих фракцій і їх розкладання до доступних для рослин сполук.

Вивільнення азоту з сечовинформальдегідів в ґрунті відбувається переважно в результаті мікробного розкладання. Зрозуміло, що усі фактори, які сприяють активності мікрофлори ґрунту, будуть, відповідно, сприяти і розкладанню добрива (температура і вологість ґрунту, рН, аерація тощо). Відповідно, тривалість вивільнення азоту становить від декількох місяців до року.

Зазвичай, тверді добрива на основі продуктів конденсації сечовини і альдегідів знаходять широке застосування за вирощування професійних газонів, у тепличному господарстві, розсадниках, садах. Тут виправданою є їх більш висока ціна, а перевагою є можливість одноразового внесення і, у випадку захищеного ґрунту, - більш контрольовані умови вирощування, а, отже, і умови гідролізу добрива.

Проте, добрива повільної дії знаходять застосування і за вирощування польових культур. Зменшення непродуктивних втрат азоту підвищує коефіцієнт використання і знижує тиск на довкілля. Особливо актуальне внесення таких добрив на культурах з тривалим вегетаційним періодом і нерівномірним споживанням азоту.

Проте, на наш погляд, найкращим варіантом буде впровадження повільнодіючих добрив у загальну систему застосування добрив, де їх переваги компенсуватимуть обмеження традиційних азотних добрив. І навпаки.

Рідкі «повільні» азотні добрива

Якщо тверді повільнодіючі азотні добрива відомі ще з радянських часів, то рідкі продукти не мали розповсюдження в Україні. Проте, вони є досить популярними у західних інтенсивних технологіях вирощування культур.

До них відносяться продукти, що містять частину азоту у вигляді сполук, що повільно гідролізують: метиленсечовини, триазони тощо. Це циклічні або полімерні сполуки, які характеризуються короткими ланцюгами.

Оскільки у світі і в Україні зростає популярність саме рідкої форми добрив, то рідкі продукти «повільного азоту» здатні надавати рідким добривам нових характеристик.

Найпоширенішим у світі азотним добривом є карбамід, що використовується як безпосередньо, так і для приготування рідких азотних добрив, серед яких найпоширенішим є КАС. Однак, саме для карбаміду властиві найвищі рівні непродуктивних втрат азоту.

 Додавання до таких добрив розчинів повільнодіючого азоту дозволяє відтермінувати вивільнення частини азоту до часу інтенсивного споживання культурою. Крім того, розчин повільнодіючого добрива надає розчинам традиційних добрив важливих характеристик: можливість підвищити вміст азоту без втрати стабільності розчинів, зниження точки замерзання і температури кристалізації. Азот у вигляді повільнодіючих сполук істотно зменшує ризик непродуктивних втрат азоту як в результаті звітрювання аміаку, так і в результаті вимивання.

Окремо потрібно сказати, що повільнодіючі рідкі азотні добрива характеризуються більш низьким сольовим індексом порівняно з традиційними добривами. Вони добре сумісні з багатьма фосфоровмісними рідкими добривами, мікроелементами і засобами захисту рослин. Мають низьку корозійність, високу стійкість і тривалий час зберігання.

 

«Повільний» азот для листка

Поряд із ґрунтовим внесенням, дуже поширеною практикою є використання «повільного» азоту на лист. Таке застосування має цілий ряд переваг.

За внесення повільнодіючих азотних добрив у позакореневе підживлення, неполярні молекули сечовини і продуктів її конденсації вкривають лист плівкою, поступово проникають крізь кутикулу, поглинаються листком і вивільнюють азот упродовж більш тривалого часу.

Азот у вигляді сечовини у складі добрива забезпечує швидкий green-effect. Повільнодіючий азот поступово руйнується під впливом температури, гідролізу, мікробної активності та дії ультрафіолетової радіації, вивільнюючи азот для живлення рослин тривалий час. Таким чином, з’являється можливість зменшити кількість листкових внесень азоту і постачати рослинам азот більш рівномірно.

Головною перевагою листового внесення повільнодіючого рідкого азотного добрива порівняно з сечовиною є зниження потенційного ризику опіків навіть за високих норм застосування і у підвищених концентраціях.

Поступове вивільнення азоту із добрива дозволяє також уникнути небажаного надмірного вегетативного росту, не створюючи дисбалансу між розвитком надземної і підземної частин рослини.

Ще однією важливою перевагою деяких повільнодіючих азотних добрив за нанесення на лист є їх зволожувальні властивості. На відміну від розчину сечовини, який випаровується з поверхні листка вже упродовж перших годин після внесення із утворенням кристалічного залишку на поверхні, що істотно обмежує поглинання азоту листком, повільнодіюче добриво залишається на поверхні листка у рідкій фазі набагато довше, сприяючи більш ефективному споживанню рослинами азоту.

Отже, за листкового внесення повільнодіюче азотне добриво діє як зволожувач, утримуючи поверхню листка вологою триваліший період часу. Це дозволяє підвищити поглинання азоту і інших компонентів бакової суміші, підвищує стійкість до змивання і ризик дрейфу. Особливо важливі вказані властивості за внесення у період низької вологості та високої температури повітря.

Таким чином, за внесення повільнодіючих азотних добрив на лист, з’являється можливість більш гнучкого графіку проведення підживлень, адже рослини постачаються азотом більш тривалий період часу. При цьому, ризик опіків істотно знижується порівняно з розчином карбаміду чи КАС.

 

Компанія «Квадрат», йдучи в ногу з сучасними світовими тенденціями, упродовж багатьох років займається розробкою і вивченням повільнодіючих азотних добрив, і дуже скоро буде готова представити їх вітчизняному аграрію. Цей ефективний інструмент у руках фахівця дозволить знайти нові резерви у підвищенні генетичного потенціалу культур.

Але потрібно пам’ятати, що попри те, що добрива з підвищеною ефективністю дозволяють істотно підвищити коефіцієнт використання азоту і знизити негативний вплив на довкілля, вони не здатні компенсувати агрономічні помилки. І для цих добрив, як і для усіх інших, актуальне правило 4П (4R Nutrient Stewardship): для прояву ефективності добриво повинно бути внесене у правильній формі, у правильній нормі, у правильний строк і у правильний спосіб.

стаття надрукована в журналі Агроном 05.2020

https://www.agronom.com.ua/azotni-dobryva-povilnoyi-diyi-novyj-trend-na-rynku/

 

 

 

 

 

2021-02-11