В условиях современного аграрного производства эффективность применения минеральных удобрений является важным вопросом, требующим глубокой проработки при планировании технологии выращивания сельскохозяйственных культур во всем многообразии почвенно-климатических условий России и мира. Интенсификация земледелия с применением современной энергоэффективной механизации полевых работ, инновационных сортов и гибридов растений, прогрессивных систем химической и биологической защиты растений позволяют обеспечивать высокий продукционный потенциал в растениеводстве. Использование минеральных удобрений в этом комплексе играет важную роль для обеспечения потребности растений в доступных формах элементов минерального питания и компенсации выноса их из почвы с урожаем.
Повышение конкурентоспособности любого агропредприятия при высоких затратах на расходные материалы, применяемые в производстве, может обеспечиваться за счет повышения «коэффициента полезного действия» каждого из основных компонентов.
Концепция точного земледелия, возникшая в 80х годах прошлого века как инструмент пространственной дифференциации применения удобрений, заложила основу для переосмысления подходов к рациональному использованию всего многообразия материалов и ресурсов, применяемых в растениеводстве. В настоящее время под точным земледелием принято понимать не только и не столько пространственную дифференциацию при высеве или внесении минеральных удобрений, но скорее точный подход к организации производственного процесса – от планирования до текущего операционного контроля и анализа результатов. Чем больше имеется разносторонней информации о свойствах полей и состоянии посевов, тем выше эффективность каждой технологической операции.
Применяя минеральные удобрения, каждый фермер или агроном всегда задается вопросами «сколько, когда и в какой форме их нужно вносить?». Простого и универсального ответа здесь не существует. Разумеется, есть общие рекомендации по нормам применения удобрений под различные сельскохозяйственные культуры, есть также математические способы расчета доз под планируемую урожайность. Сложность заключается в том, что для адекватной оценки потребности в дополнительных элементах питания необходимы сведения о текущем запасе их подвижных форм в почве, а также широком наборе агрохимических и физико-химических показателей. Практика показывает, что эффективность удобрений можно увеличить за счет грамотного их перераспределения даже в условиях ограниченного бюджета и, соответственно, объема закупки. Есть большая разница в отклике посевов на разных полях при одинаковой равномерной дозе внесения удобрений и при индивидуальной корректировке под условия конкретного поля или его участка.
Точный подход при внесении минеральных удобрений подразумевает учет нескольких ключевых факторов:
1) Необходимо иметь актуальную информацию о свойствах почвы и балансе элементов питания в ней как минимум для каждого поля. Это важно для первичной оценки неоднородности земельного банка агропредприятия, а далее для выработки дифференцированного подхода к внесению удобрений. Важно знать не только содержание подвижных форм макро- и микроэлементов в почве, но и иметь информацию о гранулометрическом составе почвы, влагоемкости, емкости катионного обмена, уровнях актуальной, обменной и гидролитической кислотности. Только комплексный анализ взаимовлияющих факторов поможет скорректировать дозы удобрений с учетом тех особенностей, которые часто снижают их полезное действие. Например, расчет дозы фосфорных и калийных удобрений балансовым методом даже на основе данных агрохимического анализа может оказаться не точным без учета величины емкости катионного обмена или уровня актуальной кислотности.
2) Химический состав подвижных соединений почвенного профиля очень многообразен и формирует сложную систему, где существует взаимовлияние разных элементов в виде синергизма и антагонизма. Это означает, что при расчете доз удобрений нужно учитывать не только количество целевого элемента, содержащегося в почве, но и величину присутствия других элементов. Классический пример – кальций и бор, когда избыток кальция снижает физиологическую доступность бора даже при высоком его содержании в подвижной форме.
3) Форма и способ внесения удобрений также не менее важны. Есть существенная разница в эффективных дозах удобрений при разных приемах их внесения, а также химических формах.
Существуют общепринятые рекомендации по агротехнике основного, предпосевного и припосевного внесения удобрений. Чаще всего агрономы или фермеры исходят из классических представлений о том, что фосфор малоподвижен и его необходимо вносить локально, калий хорошо фиксируется в обменном состоянии и чаще всего легкодоступен при любом способе внесения, а азот динамичен и коррекцию его полной дозы имеет смысл делать через подкормки по вегетации. В целом здесь нет ошибки, но технологии производства минеральных удобрений не стоят на месте и эволюционируют вместе с остальными агротехнологиями. Сейчас есть много современных форм удобрений – как монокомпонентных, так и комплексных. Это дает возможность подбирать наиболее эффективные комбинации и пропорции действующих веществ под конкретные культуры и условия их выращивания.
Очевидно, что повышение эффективности применения минеральных удобрений предполагает наличие достаточно большого объема информации – от результатов агрохимического анализа с их картографической визуализацией до истории ротации культур с указанием урожайности и качественных показателей основной продукции. Кажущаяся трудоемкость работы с таким большим объемом данных сейчас решается с использованием цифровых систем. Так оценка обеспеченности почв по каждому элементу делается автоматически на основе импортированных «сырых» результатов агрохимического анализа. Аналогичным образом создаются агрохимические карты агропредприятия. Подобный набор систематизированных данных открывает возможности для точного расчета системы питания сельскохозяйственных культур без фрагментации общей картины.
Опыт мирового сельскохозяйственного производства показывает ведущую роль агрохимического анализа в формировании точного подхода к расчетам доз удобрений.
Здесь можно привести аналогию с работой медиков и диагностикой состояния человеческого организма на основе биохимического анализа крови и функциональных исследований. Врач, назначая лечение без актуальных результатов анализа, имеет повышенные риски ошибки в выборе стратегии терапии также как и агроном рискует неэффективно применить удобрения без достоверной информации о состоянии почвы. Кроме того, сроки получения результатов агрохимического анализа должны быть довольно сжатые, зачастую есть небольшое временное окно между сбором урожая, отбором почвенных образцов и внесением удобрений под культуру следующего сезона. Особенно важно это в южных регионах, где климатические условия позволяют получать более одного урожая за календарный год.
Оперативность получения и интерпретации результатов агрохимического анализа сейчас обеспечивается также за счет перевода информации в цифровой формат – лаборатория зачастую может «упаковать» данные в один файл и специалисту агропредприятия останется только импортировать его в цифровую систему. Также есть возможность и прямой загрузки результатов анализа из лаборатории сразу в аккаунт агропредприятия, если речь идет об использовании SaaS решений, способных работать с разграничением доступа и объединять в одну цифровую экосистему сельскохозяйственное предприятие и поставщиков сопутствующих услуг или агроконсультантов. Таким образом формируется цифровой контур взаимодействия между фермером и агролабораторией или между фермером и агроконсультом. Фермер или сотрудник более крупного агропредприятия может в режиме реального времени заказать услуги агрохимического анализа или агроконсультанта непосредственно из своего рабочего пространства цифровой системы. Это эффективная практика, которая значительно сокращает время на промежуточные коммуникации и согласования, а следовательно – повышает эффективность взаимодействия.
Классическая основа точного земледелия, – дифференцированное внесение удобрений – в настоящее время получила развитие и в качестве базиса дифференциации использует не только агрохимические карты с разбивкой поля на элементарные участки, но и карты продуктивности, формируемые из ретроспективных мультиспектральных космоснимков с расчетом вегетационных индексов. Работает этот механизм также посредством цифровых систем, дающих возможность анализа геопространственной информации.
Такие взаимодополняющие источники ценных сведений о неоднородности почвенного покрова позволяют более точно выделить границы зон с разным потенциалом плодородия и определить лимитирующие факторы.
Широко известная концепция «бочки Либиха» в современных условиях, в свете современных достижений агрохимии и почвоведения, далеко не всегда может применяться впрямую. Это связано с тем, что в XIX и начале ХХ века еще не были известны нюансы взаимовлияния химических элементов в почве и не было полной информации об особенностях физиологии различных видов сельскохозяйственных культур. Сейчас есть объективное понимание того, что «бочка Либиха», иллюстрирующая принцип лимитирующего фактора, устроена более сложно – она динамична и «интерактивна». Так компенсация одного лимитирующего фактора неизбежно приводит к изменению состояния других факторов. Это относится и к элементам минерального питания, и к физико-химическим или водно-физическим свойствам почв.
Если попытаться обобщить описанные выше факты, то можно сформулировать несколько рекомендаций, которые могут быть полезны для фермеров и специалистов агропредприятий:
- При планировании системы удобрения культур вашего севооборота старайтесь обращаться к результатам агрохимического анализа. Даже простая оценка по степени обеспеченности почвы элементами минерального питания и уровню кислотности/щелочности согласно общепринятой градации для соответствующего метода исследований всегда дает возможность оценить целесообразность планируемых доз и форм удобрений.
- Используйте цифровые системы и специализированное программное обеспечение для анализа и интерпретации результатов агрохимического анализа. Современные цифровые системы могут автоматически строить агрохимические карты, а взгляд сверху зачастую не менее эффективен, чем работа с таблицами. Такого рода информация полезна не только при распределении доз удобрений, но также позволяет оценить пригодность полей для формирования кластера севооборота по признакам рН, гидролитической кислотности, гранулометрического состава почв и особенностей рельефа.
- Делайте агрохимический анализ как можно чаще. Общемировая практика показывает реальную эффективность ежегодной актуализации сведений о состоянии почвы. Не обязательно каждый год делать сплошное агрохимическое обследование, если не применяете дифференцированное внесение и не работаете в зоне с достаточным увлажнением. Но, отбор и анализ индикативных почвенных проб очень полезен. Отобрать образцы в небольшом количестве можно даже собственными силами, вручную – это не сложный процесс, если соблюдать методику отбора. Достаточно будет передать отобранные образцы в ближайшую компетентную лабораторию и за короткий срок вы получите актуальные сведения об агрохимических свойствах и сможете оценить динамику по отдельным показателям. Так можно получить основу для корректировки доз на предстоящий сезон. Главное правило – если самостоятельно отбираете образцы почвы на анализ, то делайте это каждый год на одних и тех же участках (заранее намеченных) и в одно и то же время (после уборки культуры предшественника). Во многих цифровых системах для управления агропредприятием есть функции разметки полей на элементарные участки и отметки точек отбора. Этот инструмент значительно упрощает воспроизводимость и представительность отбора проб с последующей интерпретацией результатов лабораторного анализа.
- Выберете для анализа образцов компетентную лабораторию. Сейчас есть и государственные лаборатории, и частные. Если речь идет о количестве единовременно отправляемых образцов до 100-200 штук, то не имеет принципиального значения в каком регионе находится лаборатория. Доставка транспортной компанией занимает очень короткое время. Более важно чтобы лаборатория была компетентной – желательно иметь аккредитацию по ISO 17025 и опыт работы в области агрохимических исследований. При заказе лабораторного анализа на какие-либо агрохимические или физико-химические показатели обращайте внимание на методы, которыми лаборатория может этот анализ выполнить. Дело в том, что адекватная интерпретация и оценка динамики показателя возможны только при использовании общепринятого для вашего региона метода анализа. Так, например, определение подвижного фосфора в почвах Липецкой области целесообразно делать по методу Чирикова, а в Ростовской области – по методу Мачигина. Но не наоборот. Это связано с особенностями химического состава почв разных климатических зон и устоявшейся практикой интерпретации результатов анализа по каждому методу.
- Старайтесь переходить от одинаковой нормы удобрений для всех полей с одной культурой к дифференцированному применению. При этом не обязательно сразу применять дифференцированное внесение по элементарным участкам внутри поля. Достаточно начать с расчета и внесения индивидуальной дозы удобрений для каждого отдельного поля – это не требует наличия специального оборудования на разбрасывателях или опрыскивателях. Просто исходите из особенностей каждого поля и попробуйте варьировать норму внесения. Зачастую то количество удобрений, которое можно сэкономить на полях с высокой кислотностью или, например, с легким грансоставом почвы, получится перенаправить на поля, где есть больший потенциал отклика. Это напрямую сказывается на экономике выращивания. Когда этот метод будет отработан и если позволяет техническое оснащение, то можно изменить масштаб дифференциации на внутриполевую вариативность. Так можно планомерно начать освоение технологии с постепенным улучшением экономического эффекта.
Автор: Юрий Куликов, к.с.-х.н., эксперт-аналитик цифровой платформы «АгроСигнал».
