Пшениця з усіх злакових культур найбільш чутлива до родючості грунтів. На більшості грунтів основним лімітуючим фактором виступає недолік азоту, але урожай часто обмежує також недолік фосфору і калію. В Україні проблема ускладнюється розбалансуванням живлення рослин: фосфор і калій часто вносяться в недостатній кількості по відношенню до азоту.
Через дорожнечу фосфору в порівнянні з азотом, пшениця часто страждає від його дефіциту, особливо при її вирощуванні на лужних карбонатних грунтах, на яких коефіцієнт використання Р з добрив особливо низький.
Процес формування врожаю пшениці знаходиться під впливом складних фізіолого-біохімічних процесів, що протікають в рослинах, спрямованість яких визначається, в першу чергу, генетичними особливостями сорту, однак значний вплив на їх прояв надають умови живлення рослин.
Всі періоди зростання і розвитку рослин пшениці тісно пов'язані один з одним і зміни в одному безпосередньо впливають на проходження наступних. Наприклад, негативні наслідки розбалансованості харчування в початкові періоди росту і розвитку рослин, вже не можуть бути виправлені в наступні періоди, що знижує можливості рослини в реалізації свого генетичного потенціалу. У період інтенсивного росту продукти фотосинтезу і мінеральні елементи, що надходять в рослину, витрачаються на побудову вегетативної маси і утворення резервів пластичних речовин для формування врожаю зерна і його якості. Хоча вирішальну роль в отриманні високого врожаю зерна пшениці з високими показниками якості грає азот, дуже важливо його співвідношення з іншими елементами живлення, зокрема, з фосфором, особливо на ранніх фазах росту і розвитку, коли відбувається закладка репродуктивних органів.
Оптимальне забезпечення рослин пшениці фосфором необхідно для отримання економічно доцільного врожаю зерна або фуражу. Фосфор необхідний для нормального розвитку рослин пшениці, особливо в початкові періоди росту (GS 31 по Zadoks). Він входить до складу енергетичних сполук (АТФ і ін.), Необхідних для метаболізму рослин з початку вегетації і до кінця життєвого циклу пшениці. У вигляді поліфосфатів фосфор запасається в вакуолях рослинної клітини (H. Maschner, 1995).
Достатнє харчування рослин пшениці фосфором позитивно впливає і на озерненность колоса. Нестача фосфору в період формування генеративних органів призводить до череззернице колоса.
Вікові «апетити»
Поглинання фосфору рослинами пшениці відбувається нерівномірно протягом періоду вегетації. Загальний винос фосфору пшеницею становить близько 11 кг / т зерна. Винесення з товарною частиною врожаю становить близько 8-9 кг / т (Snyder CS, Reetz Harold F., Bruulsema Tom W., 2013).
До фази кущення рослини поглинають 25-35% від максимального вмісту фосфору. Найбільш інтенсивно фосфор поглинається рослинами пшениці в міжфазовий період виходу в трубку (Feekes 6) і колосіння (Feekes 10.1). У фазі колосіння рослини акумулюють від 80 до 100% фосфору.
У листі найбільшу кількість фосфору накопичується до фази кущіння. У фазу виходу в трубку фосфор інтенсивно накопичується в стеблах. До фази цвітіння рослини акумулюють до 45% загального поглиненого фосфору. Решта 55% рослини накопичують протягом фаз наливу зерна. Більшість фосфору з листя, стебел і колоса ретранслоціруется в зерно, складаючи близько 50% загального фосфору в зерні. Доведено, що фосфор поглинається і накопичується в рослині аж до фази фізіологічної стиглості (Miller, RO, JS Jacobsen, and EO Skogley, 1994).
Близько 80% поглиненого рослинами пшениці фосфору (в порівнянні з азотом - 70% і калієм - 10%) виноситься з поля з урожаєм зерна. З огляду на високий щорічний винос фосфору з врожаями пшениці, особливо сучасних інтенсивних сортів, внесення фосфорних добрив виходить в розряд основних елементів технології її вирощування (Johnston, AM, SS Malhi, JJ Schoenau, and SW Exner, 1999).
ранні переваги
На початку сезону молоді рослини мають обмежену всмоктувальну поверхню коренів для поглинання фосфору, тому присутність достатньої кількості доступного фосфору в зоні розвитку коренів впливає на його надходження і ранній розвиток рослин. Оптимальне забезпечення рослин фосфором покращує розвиток коренів і збільшує кустистость, що в результаті відбивається на врожайності зерна і фуражу. Також достатня кількість фосфору збільшує зимостійкість рослин, максимізує ефективність використання рослинами води, прискорює дозрівання рослин і знижує кількість вологи в зерні на момент збирання.
Помічено, що на початковій стадії розвитку рослини пшениці поглинають фосфор більш інтенсивно, ніж в наступні періоди зростання. Рослина як би створює резерв, перерозподіляючи його потім між органами в залежності від їх потреби в фосфатах для синтезу органічних речовин. У самому ранньому віці рослини вкрай чутливі до фосфатного голодування, коли засвоюється здатність їх слаборозвиненою кореневої системи ще досить незначна. Нестача фосфору в ранній період важко поправити надалі. У цей період фосфор добрив грає ключову роль, оскільки він знаходиться в розчинній і доступною для рослин формі, може бути сконцентрований в безпосередній близькості від коренів рослин, дозволяє забезпечити рослини Р в умовах знижених температур грунту, коли дифузія грунтового фосфору обмежена.
У міру розвитку рослини, коренева система також розвивається, збільшується її поверхню і об'єм ґрунту, з якого рослина поглинає фосфор. Внесений локально при посіві фосфор стимулює розростання коренів в зоні внесення. Однак, навіть якщо більша частина коренів розташована в зоні локального внесення фосфору, все одно це не може забезпечити всю потребу рослини протягом періоду вегетації. Тому важливим показником є вміст фосфору в шарі грунту поза зоною припосівного внесення добрива. Для забезпечення рослин фосфором в більш пізні періоди, його має бути достатньо в усьому корнеобитаемом шарі грунту.
Розвивається рослина постачає фосфором молоде листя, причому якщо приплив фосфору ззовні припиняється, то йде пересування фосфатів зі старого листя до молодих (що обумовлює появу симптомів дефіциту саме на старому листі). У фазі утворення і особливо дозрівання репродуктивних органів відзначається енергійне пересування до них фосфору з вегетативних частин рослини: з стебла і листя - в колос - зерно. Хоча абсолютна кількість фосфору в рослинах - г (кг) Р2О5 на 1 рослину (на га) - продовжує збільшуватися до повного їх дозрівання, відносний вміст (% сухої речовини) зменшується з віком рослини через концентрацію його в зерні. Як вже було зазначено, велика частина фосфору зосереджується в товарній частині врожаю (Мосолов І.В., 1979).
Основний елемент врожаю, на який дуже впливає дефіцит фосфору в початковій стадії росту і розвитку - це число пагонів, що в результаті призводить до недобору врожаю. В період проростання насіння поглинання фосфору незначно, але нормальна забезпеченість має ключовий вплив на врожайність зерна. Виняток фосфору з живлення рослин ярої пшениці в перші два тижні періоду вегетації зменшувало врожайність на 42% від максимально можливого, що було пов'язано зі зменшенням кількості пагонів і слабким розвитком вторинної кореневої системи (Boatwright and Viets, 1966).
У дослідженнях Goos RJ і Johnson BE (2001) вивчали відгук пшениці на припосевное внесення фосфору у вигляді полифосфата амонію APP 10-34 на грунтах з різним рівнем доступних фосфатів. В результаті, в більшості дослідів отримали значне збільшення ініціації пагонів Т1 і Т2 у відповідь на внесення фосфору. У деяких випадках відгук був отриманий навіть на грунтах, добре забезпечених рухомим фосфором. В результаті, в цих випадках отримали достовірну прибавку врожайності зерна.
Фаза кущіння пшениці озимої при оптимальних строків сівби, наявності достатньої кількості вологи і доступних елементів живлення в грунті починається вже через два тижні після сходів восени. Однак, при пізніх термінах посіву, нестачі вологи в грунті і низькою забезпеченості рослин елементами живлення, процес кущіння відбувається переважно або значною мірою навесні, що часто спостерігається в Україні.
Рослини пшениці утворюють два види стебел - головний стебло і різну кількість пагонів. На початку життєвого циклу рослина «вирішує» які пагони розвивати. І в цьому випадку дуже важливі умови живлення рослин фосфором і азотом. При дефіциті фосфору або азоту, при надмірно ущільненої грунті, великій глибині посіву, рослини можуть відчувати стрес, який здатний спровокувати зменшення ініціації пагонів (зменшити ступінь кущіння). Нестача фосфору на початку вегетації може зробити негативний вплив на весь процес розвитку рослин, який в наступні періоди рослині вже неможливо буде надолужити, навіть якщо в подальшому фосфор буде присутній в достатній кількості.
Серед всіх сформованих рослиною пагонів, близько половини фінальної врожайності припадає на пагони кущіння Т1 і Т2 (сформовані на базі першого і другого листа відповідно). Друга половина зерна формується на головному стеблі. Пагони, утворені з третього і четвертого листа (Т3 і Т4), в основному мають незначний вплив на фінальну врожайність зерна. І на початку періоду вегетації, коли рослина пшениці «приймає рішення» про кількість ініційованих пагонів, більше половини фосфору в рослині доводиться на фосфор, що надійшов з добривом. В умовах дефіциту фосфору, ініціація пагонів Т1 і Т2 може бути серйозно пригнічена, що, в результаті, може призвести до втрати до половини фінального врожаю зерна (Snyder CS, Reetz Harold F., Bruulsema Tom W., 2013).
Тому навіть на забезпечених фосфором грунтах рекомендується внесення певної кількості фосфору при посіві, оскільки на початку вегетації слабо розвинена коренева система молодого рослини пшениці повинна мати доступ до елементу. Особливо в умовах холодної грунту стартер здатний до деякої міри задовольнити рослини пшениці фосфором. Відгук пшениці на внесення невеликих доз фосфору при посіві часто називають «припосівного ефектом», який значно впливає на ріст коренів і збільшення листкової поверхні, на кущіння і, в результаті, на врожайність культури.
У дослідженнях (Sutton, 1980), кількість продуктивних пагонів у озимої пшениці було максимальним при оптимальній забезпеченості фосфором в період Feekes 7-9. У дослідженнях (Rahim A., et al., 2010) підвищення номи внесеного фосфору значно покращувало умови для проходження кущіння рослин пшениці. Більший вплив на даний показник зробило локальне внесення фосфору в порівнянні з внесенням врозкид.
Таким чином, розташування деякої кількості Р2О5 близько насіння при посіві забезпечує рослини пшениці доступним фосфором на початку вегетації. Практика припосівного внесення фосфору часто застосовується в районах інтенсивного вирощування культури.
Нестача фосфору, хоч і в меншій мірі, ніж азот, також негативно позначається на формуванні структурних елементів колоса пшениці: знижується число колосків у колосі і квіток в ньому. Rahman and Wilson (1977) помітили, що внесення фосфору підвищує кількість колосків у колосі ярої пшениці. Після фази колосіння, нормальне забезпечення фосфором важливо для синтезу і ретранслокаціі в зерно вуглеводів, оскільки обидва процеси потребують енергії, запасеної у вигляді АТФ.
температурні обмеження
Мобільність фосфору в грунті дуже обмежена, і тому рослини можуть поглинати фосфор тільки в безпосередній близькості від коренів. У грунті фосфор дифундує з області з підвищеною концентрацією в області зі зниженою концентрацією. Ступінь дифузії знижується в умовах сухого ґрунту, зниження температури, зниження кількості доступного фосфору в грунті, при зайвої ущільненості грунту.
З іншого боку, оскільки концентрація фосфору в ґрунтовому розчині мала, рослини поглинають фосфор переважно шляхом активного транспорту проти градієнта концентрації (концентрація фосфору всередині коренів вище, ніж в грунтовому розчині). Активний транспорт є енергоємним процесом, тому будь-які умови, що обмежують активність коренів (наприклад, низька температура, надлишок води і ін.) Знижують також і поглинання фосфору.
Таким чином, низька температура ґрунту робить негативний вплив на розчинність і ступінь дифузії фосфору в ґрунтовому розчині, що обмежує його доступність для рослин. Також в умовах низької температури мінералізація органічної речовини грунту йде дуже повільно, в результаті, вивільняється недостатня кількість фосфору для живлення рослин.
Фосфор добрив здатний до деякої міри компенсувати недобір врожаю. Внесення фосфору при посіві підвищує поглинання фосфору рослинами пшениці в умовах низьких температур. В таких умовах відгук на припосевное внесення фосфору найбільш імовірний. Результати численних досліджень свідчать про те, що, якщо рівень доступного фосфору в грунті високий або дуже високий, слід чекати низького відгуку рослин пшениці на внесення фосфорних добрив. Однак інші фактори, такі як температура грунту і рН, можуть «сховати» вплив високої забезпеченості грунту, і тоді відгук на внесення фосфорних добрив може бути отриманий навіть на дуже добре забезпечених фосфором грунтах. Термін посіву також може вплинути на ефективність фосфорних добрив: при ранніх посівах озимої пшениці відгуку може не бути, тоді як при затримці з посівом, при зниженні температури ґрунту ефективність внесеного фосфору може бути значно вище. При цьому, чим більш пізній посів, тим більшу перевагу має локальне внесення фосфору в рядок при посіві в порівнянні з допосівного внесенням врозкид (Stewart WM, 2003).
В останні роки відзначається недостатня кількість опадів в осінній період, що стає причиною пізнього посіву (пізніх сходів) і відсутності осіннього кущіння. В результаті, немає нормального розвитку вторинної кореневої системи, що призводить до недостатнього розвитку кореневої системи в подальшому, її неглибокому залягання і неможливості використовувати вологу більш глибоких горизонтів грунту. Тільки добре раскущенное рослина пшениці здатне розвивати кореневу систему, яка проникає на глибину до 1,5-2 м і здатна забезпечити більш повну реалізацію генетичного потенціалу сорту.
При недостатньому розвитку рослин пшениці з осені, після відновлення весняної вегетації вони повинні будуть в короткі терміни сформувати бічні пагони і вторинну кореневу систему. При цьому на перший план виходить забезпечення рослин азотом і фосфором в оптимальному співвідношенні.
Ранньовесняна підгодівля дозволяє забезпечити рослина фосфором в період, коли низька температура ґрунту (нижче 10оС) лімітує його поглинання корінням рослин. В результаті досягається стимулювання розвитку кореневої системи рослин пшениці, збільшується коефіцієнт кущіння. Особливо актуальні фосфорні підгодівлі в умовах холодної і тривалої весни (що можна з певною часткою ймовірності передбачити за прогнозами метеорологів) і в південних регіонах країни.
Особливо актуальна ранньовесняна підгодівля фосфором в умовах, коли фосфор не було внесено ні до, ні під час посіву озимої пшениці. В цей час низька температура ґрунту (нижче 14оC) не дозволяє рослині нормально поглинати фосфор кореневою системою, при цьому азот засвоюється, що приводить до розбалансування харчування, а азотні підживлення ще більше посилюють цю ситуацію. Листя, на відміну від коренів, здатні поглинати фосфор в таких умовах.
«Елементарні взаєміні»
Необходимо пам'ятати про збалансований харчування рослин пшениці фосфором и іншімі елементами, Які віступають синергистами (спріяють поглінанню один одного) або антагоністамі (заважають поглінанню один одного).
Збалансований харчування рослин азотом и фосфором слід розглядаті НЕ только з позіції фізіології рослин, а й з точки зору економічної ефектівності Всього заходу. Внесення фосфору в більшості віпадків виробляти до Збільшення врожайності зерна, но при внесенні азоту (в аммонийной форме), особливо у високих дозах, Додавання фосфору дозволяє отріматі значний більшу надбавку врожайності. Такоже Відсутність фосфору в достатній кількості при внесенні високих доз азоту зніжує коефіцієнт использование последнего І, слідчо, врожайність и компенсацію вітраченіх на азотні добрива ЗАСОБІВ. Доведено, що максимальна взаємодія спостерігається при співвідношенні N: P2O5 близькому до 1: 1.
Кальцій з фосфором утворює малорозчинні сполуки, недоступні для рослини. В умовах високого вмісту Са в грунті, локальне внесення фосфору, особливо, якщо можливе зниження рН, покращує умови харчування їм рослин.
Хоча фосфор і магній легко вступають в хімічні реакції при внесенні добрив, в грунті така ситуація не простежується. Більшість досліджень свідчать, що внесення магнію поліпшує поглинання фосфору рослинами. Mg є активатором ферментів, необхідних для транспорту фосфору в рослинах, і тому достатнє харчування магнієм необхідно для поглинання та утилізації фосфору в рослині.
Антагонізм фосфору і цинку досить широко описаний в наукових публікаціях. Надмірна кількість одного з елементів в ґрунтовому розчині зменшує поглинання іншого.
Також високий вміст фосфору в ґрунті може пригнічувати поглинання рослинами міді, особливо коли існують інші фактори, що лімітують її доступність (високі значення рН, високий вміст органічної речовини).
Підземне «царство»
Пшениця розвиває потужну кореневу систему, яка до кінця вегетації може досягати 1,8-2,3 м. Але основна маса коренів пшениці розташовується в шарі грунту до 15-30 см. Загальний розвиток кореневої системи, довжина коренів, глибина їх проникнення в грунт залежать від сортових особливостей.
Рослини пшениці формують два види коренів: первинну і вторинну кореневу систему. Первинні коріння з'являються першими після проростання насіння і проникають глибоко в грунт. Вторинні корені розвиваються в латеральному напрямку і не проникають на велику глибину, рідко перевищує 30 см. Вторинна коренева система розвивається після початку фази кущіння (Фізіологія сільськогосподарських рослин / Ред. Ю.А. Пашковський, 1969).
На розвиток кореневої системи рослин, поряд з генетичними особливостями сорту, впливає ряд факторів, серед яких найбільше значення має наявність в грунті вологи і елементів живлення.
Фосфор часто називають елементом зростання кореневої системи, маючи на увазі, що оптимальне забезпечення рослин фосфором робить позитивний вплив на її розвиток. Перші відомості про позитивний вплив фосфору на кореневу систему були отримані ще в кінці XIX ст., Після чого цілий ряд вчених усього світу підтвердили, що інтенсивний ріст кореневої системи можливий тільки при гарній забезпеченості фосфором з перших днів життя рослини. Це положення є основою для розробки системи харчування пшениці.
У ранні періоди розвитку рослин пшениці найбільш важливою умовою є наявність достатньої кількості доступного фосфору в верхньому 0-15 см шарі ґрунту, оскільки саме цей шар є основним джерелом фосфору в ранні фази і вміст у ньому фосфору в найбільшій мірі корелює з урожайністю зерна (Charles Randal Phillips, 1972).
Однак, не завжди коректно робити висновки про вплив того чи іншого агрономічного прийому тільки на підставі оцінки розвитку кореневої системи. Вага кореня не є показником його функціональної діяльності, особливо його поглинальної здатності. У поглинанні елементів живлення і води бере участь тільки зростаюча частина кореня - меристема, зона розтягування і кореневих волосків, вага яких в певні етапи життя становить мізерну частку ваги частини кореня, що виконує лише транспортну функцію. Вага кореня мочковатой кореневої системи пшениці характеризує як справжню, так і минулий поглинальну діяльність (всі частини кореня пшениці, перш ніж перейти на транспортну функцію, активно поглинають воду і поживні речовини) (Фізіологія сільськогосподарських рослин / Ред. Ю.А. Пашковський, 1969) .
Wang et al. (2008) показали, що низька забезпеченість рослин фосфором збільшує число бічних коренів, але обмежує їх подовження, що призводить до утворення «пучковідно» кореневої системи. При цьому дефіцит фосфору збільшував співвідношення корінь / надземна частина пшениці.
Глибина проникнення, протяжність і поверхня коренів також не завжди дають коректне уявлення про умови живлення рослин: ряд дослідників схиляється до думки, що чим бідніша грунт, ніж неблагоприятнее умови (головним чином водопостачання), тим інтенсивніше ростуть корені (вони безперервно пересуваються в грунті в пошуку елементів живлення і води). В окультурених ґрунтах при гарній забезпеченості елементами живлення і водою ріст кореневої системи гальмується. На дефіцит фосфору рослини реагують зміною архітектури кореневої системи (Lynch and Brown, 2008).
Тому для правильної оцінки розвитку кореневої системи необхідно враховувати цілий ряд факторів, в тому числі і співвідношення ваги надземних органів і кореневої системи. При гарній забезпеченості рослини водою і мінеральними речовинами на кожну структурну одиницю кореня доводиться значно більше органічної речовини надземних органів.
Доведена ефективність ранньовесняного підживлення ЖКП
Живлення рослин пшениці фосфором слід розглядати як частину стратегії на шляху отримання високого врожаю. Як вже було зазначено, низька температура ґрунту знижує поглинання рослинами пшениці фосфору. З підвищенням температури ситуація поліпшується, але навіть тимчасовий недолік фосфору в початковий період негативно позначається на врожайності.
Компанією «ФосАгро-Україна» спільно з кафедрою агрохімії та якості продукції рослинництва НУБіП України в 2016 році були проведені дослідження з вивчення ефективності використання ЖКП, пропонованого компанією «ФосАгро-Україна», в посівах озимої пшениці. Виробничий досвід був закладений на полях господарства «Біотех ЛТД» (Бориспільський р-н, Київська обл.) На темно-сірого опідзоленого легкосуглинистой грунті (характеристика орного шару грунту: рН 5,4, вміст гумусу і легкогідролізованного азоту - низька, рухомого фосфору - середнє і обмінного калію - підвищений).
Пшеницю озиму сорту Торрілд вирощували за технологією мінімального обробітку ґрунту, попередник - сорго. В основне внесення до посіву вносили NPK 16-16-16 (250 кг / га). Рано навесні в фазу весняного кущіння проводили підгодівлю КАС 32 і ЖКП 11-37 суцільним методом за допомогою обприскувача згідно схеми: 1) КАС 100 кг / га; 2) КАС 100 кг / га + ЖКП 100 кг / га; 3) КАС 100 кг / га + ЖКП 50 кг / га.
ЖКП 11-37 (Рідке Комплексне Добриво) являє собою рідке фосфоровмісних добриво, в якому фосфор представлений у вигляді орто- і поліфосфатів амонію (частка останніх становить не менше 57%). Ортофосфати є формою фосфору, безпосередньо доступною для рослин. Поліфосфати стають доступними для коренів рослин після проходження трансформації під дією ферменту пірофосфатази, що продукується мікрофлорою грунту. Висока ефективність ЖКП пояснюється як рідкої препаративної формою добрива, так і пролонговану дію в зв'язку з присутністю в складі поліфосфатів амонію.
В результаті встановили підвищення ефективності заходи при додаванні до КАС рідкого комплексного добрива. Надбавка врожайності при внесенні КАС і ЖКП в співвідношенні 1: 1 склала 0,67 т / га; зниження норми ЖКП в два рази (співвідношення КАС: ЖКП 1: 0,5) не привело до відповідної втрати в надбавці врожайності, що говорить про високу ефективність ЖКП і в знижених нормах.
Збільшення врожайності від додавання ЖКП отримані переважно за рахунок кращої виконаності зерна і більшої маси 1000 зерен. Це свідчить про можливість більш тривалої діяльності прапорцевого листка і поліпшеного відтоку пластичних речовин в зерно в умовах оптимізації фосфорного живлення рослин пшениці на початку вегетації.
Застосування ЖКП є економічно виправданим заходом. Додатково отриманий від додавання ЖКП дохід дозволив компенсувати до 50% витрат на оренду землі, а собівартість зерна зменшувалася в межах 100 грн / т.
Застосування ЖКП для ранньовесняного підживлення озимої пшениці є досить поширеною практикою. Рідка форма фосфорного добрива дозволяє оптимізувати умови фосфорного харчування вегетуючих рослин і знизити вплив низьких температур на умови поглинання рослинами фосфору. Кращий старт в подальшому позитивно позначається на умовах формування врожайності пшениці озимої, дозволяючи досягти економічно доцільною врожайності.
Ірина Логінова
к.с.-г.н., доцент кафедри агрохімії НУБіП України,
науковий консультант ТОВ «ФосАгро-Україна»