Соевое поле в Чилликоте. Автор: Джошуа Вонк
В недавнем исследовании Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне ученые проверили, получают ли современные высокоурожайные соевые бобы пользу от азотных удобрений, и результаты показали, что внесения удобрений в значительной степени не нужны. Результаты опубликованы в журнале Crop, Forage & Turfgrass Management.
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 растений в азоте, но постоянно растущий потенциал урожайности поднимает вопрос о том, так ли это по-прежнему, говорят исследователи из Департамента наук о растениях и Иллинойсского отделения; оба подразделения являются частью Колледжа сельскохозяйственных, потребительских и экологических наук (ACES) в Иллинойсе.
Высокоурожайные соевые бобы поднимают вопросы о потребностях в азотных удобрениях
Соя — это культура с высоким содержанием белка, а белок не дешев. Азот является ключевым компонентом 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. «Люди задавались вопросом, не смогут ли соевые бобы предоставить всю энергию для высокой урожайности, а также энергию, необходимую для фиксации такого большого количества азота».
Это представление подстегивается широко разрекламированными «рекордными» урожаями, которые часто приписываются интенсивным методам, включая азотные удобрения, говорит Нафцигер. Эти анекдотические заявления не подкреплены доступными исследованиями и отчасти побудили Нафцигера и его коллег Джовани Преза Фонтеса и Джошуа Вонка заняться этим вопросом.
Полевые испытания показывают минимальную выгоду от применения азота
Чтобы проверить, реагирует ли соя на дополнительный азот, команда U. of I. провела девять полевых испытаний в четырех местах в Иллинойсе в период с 2014 по 2017 год. Они изучили урожайность сои при внесении азотных удобрений на каждой из четырех стадий роста: посадка, цветение, закладка стручков, налив семян и на всех четырех из этих стадий.
Исследователи 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 увидели при повторном внесении, не являются рекомендацией для фермеров следовать их 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 этого никогда не следует делать на обычных производственных полях».
Во все годы и в любых местах урожайность сои была хорошей или выдающейся, независимо от внесения азота. Не было никакого постоянного прироста урожайности от однократного внесения азота во время цветения, завязывания стручков или наполнения 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 у урожая 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, 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 он увеличил урожайность», — сказал Нафцигер. «Небольшого толчка в начале сезона могло быть достаточно, чтобы ускорить рост растений и корней и сохранить их на опережение в течение всего 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 в почвах с большим количеством органического вещества.
«Азотные удобрения следует рассматривать только в тех районах, где урожай часто растет медленно из-за почвенных факторов. Мы не думаем, что людям следует торопиться с этой практикой», — 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 внесением азотных удобрений».
Авторы: Джошуа Вонк, Эмерсон Нафцигер и Джовани Преза Фонтес.
Дополнительная информация: Джошуа Вонк и др., Реакция сои на азотные удобрения на разных почвах, Управление культурами, кормами и газонами (2024). DOI: 10.1002/cft2.20304
Предоставлено Колледжем сельскохозяйственных, потребительских и экологических наук при Университет Иллинойса в Урбане-Шампейне
