Азотное удобрение для сои дает ограниченный эффект на урожайность

Ученые Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне проверили, приносит ли современная высокоурожайная соя пользу от внесения азотных удобрений, и результаты показали, что внесение таких удобрений по большей части необязательно.

Соевые бобы образуют естественное партнерство с бактериями, которые колонизируют корни растения. В обмен на сахара бактерии преобразуют атмосферный азот в форму, которую растение может использовать, поставляя большую часть азота, необходимого для роста и развития зерна. Исторически считалось, что этот запас, наряду с азотом из почвы, удовлетворяет потребности растения в азоте, но постоянно растущий потенциал урожайности ставит вопрос о том, так ли это по-прежнему, говорят исследователи из Департамента наук о растениях и Иллинойсского расширения ; оба подразделения являются частью Колледжа сельскохозяйственных, потребительских и экологических наук (ACES) в Иллинойсе.

Высокоурожайная соя поднимает вопросы о потребностях в азотных удобрениях

Соя — это культура с высоким содержанием белка, а белок недешев. Азот — ключевой компонент аминокислот, которые являются строительными блоками белков. По мере увеличения урожайности сои растению необходимо производить больше белка, что, в свою очередь, требует больше азота. Поэтому некоторые исследователи и фермеры считают, что добавление азотных удобрений помогает растению удовлетворить эту возросшую потребность.

«Продолжающееся генетическое улучшение неуклонно повышало потенциал урожайности сои и потребность в азоте, поднимая вопросы о дополнении поставок удобрениями», — сказал Эмерсон Нафцигер, почетный профессор в области растениеводства и специалист по распространению знаний. «Люди задавались вопросом, не смогут ли соевые бобы обеспечить всю энергию для высокой урожайности, а также энергию, необходимую для фиксации такого большого количества азота».

По словам Нафцигера, эта идея подстегивается широко разрекламированными «рекордными» урожаями, которые часто приписываются интенсивным методам, включая азотные удобрения. Эти заявления не подкреплены исследованиями и отчасти побудили Нафцигера и его коллег Джовани Преза Фонтеса и Джошуа Вонка заняться этим вопросом.

Полевые испытания показывают минимальный прирост урожайности от внесения азота

Чтобы проверить, реагирует ли соя на дополнительный азот, команда Университета Иллинойса провела девять полевых испытаний в четырех местах в Иллинойсе в период с 2014 по 2017 год. Они изучали урожайность сои при внесении азотных удобрений на каждой из четырех стадий роста: посадка, цветение, формирование стручков, налив семян и на всех четырех из этих стадий.

Ученые обнаружили, что внесение азота в культуру на всех четырех стадиях в большинстве случаев увеличивало урожайность, но недостаточно, чтобы покрыть стоимость удобрения. Нафцигер подчеркивает, что улучшения урожайности, которые они наблюдали при повторном внесении, не являются рекомендацией для фермеров следовать этому примеру.

«Хотя этот рост от повторных применений был интересным, любая обработка, которая стоит в два-три раза больше стоимости дополнительного производства, — это верный способ потерять деньги», — сказал он. «Люди, которые пытаются установить рекорды урожайности, могут делать это в любом случае, но это никогда не должно делаться на обычных производственных полях».

Во все годы и на всех участках урожайность сои была хорошей или выдающейся, независимо от внесения азота. Не было никакого постоянного повышения урожайности от однократного внесения азота во время цветения, завязывания стручков или налива семян.

«Мы обнаружили слабую реакцию на внесение азота на отдельных репродуктивных стадиях от цветения до налива семян, несмотря на то, что они охватывают период, когда потребность в нем высока, поскольку формируются стручки и начинается налив семян. Это указывает на то, что доступность азота на критических стадиях формирования урожая не является существенным ограничением для урожайности», — сказал Преза Фонтес, доцент кафедры растениеводства.

Исключение обнаружено в определенных почвах и условиях посадки

Однако было одно исключение. Однократное внесение азота при посадке значительно увеличило урожайность сои в два из трех лет на суглинистой почве на фермерском поле недалеко от Чилликоте, штат Иллинойс. Это было неожиданно, поскольку другие исследования показали, что при внесении азота во время посадки растение меньше инвестирует в свои симбиотические отношения с азотфиксирующими бактериями, что иногда приводит к дефициту позже в сезоне.

Нафцигер частично связывает этот рост урожайности с более легкой текстурой почвы и меньшим содержанием органических веществ на участке, что могло быть менее благоприятным для раннего роста по сравнению с другими участками. В один из двух лет обработка одним азотом также, по-видимому, уменьшила симптомы синдрома внезапной смерти, почвенного грибкового заболевания.

«Мы не можем рассчитывать на это в борьбе с болезнями, но в этом случае это, похоже, стало одной из причин, по которой урожайность увеличилась», — сказал Нафцигер. «Небольшого стимула в начале сезона могло быть достаточно, чтобы ускорить рост растений и корней и удержать их на переднем крае до конца сезона».

Однократное применение при посадке может помочь почвам с ограниченной доступностью питательных веществ в начале сезона, но в большинстве случаев фермеры могут доверять азотфиксирующим бактериям, которые сделают свою работу. Свободноживущие почвенные бактерии также могут способствовать раннему росту, высвобождая азот из органического вещества почвы, что может объяснить, почему раннее применение азота не оказало большого эффекта на почвах с большим количеством органического вещества.

«Азотные удобрения следует рассматривать только в районах, где урожай часто медленно растет из-за почвенных факторов. Мы не думаем, что людям следует торопиться с этим», — сказал Нафцигер. «На самом деле, те, у кого более легкие почвы, могут вручную вносить азотные удобрения на небольшой участок и смотреть, будет ли там лучше расти урожай. Если нет, то удобрение не принесло пользы.

«Нам нужен азот для высокой урожайности кукурузы, но одна из вещей, которая делает сою такой важной частью севооборота на большинстве ферм Иллинойса, заключается в том, что она дает высокие урожаи без затрат и экологических последствий, связанных с применением азотных удобрений».

Исследование «Реакция сои на азотное удобрение в разных почвах» опубликовано в журнале Crop, Forage, and Turfgrass Management [DOI: 10.1002/cft2.20304 ]. Среди авторов — Джошуа Вонк, Эмерсон Нафцигер и Джовани Преза Фонтес.

Источник: Университет Иллинойса в Урбане-Шампейне