Будущие рамочные условия более строгого Постановления об удобрениях требуют высочайших стандартов систем выращивания на фермах товарных культур и кормовых угодий. Прежде всего, на первый план выходит эффективное использование экологически значимых питательных веществ - азота и фосфора. Для этого необходимо сбалансированное питание растений, которое рекомендуется фермерам с помощью рекомендаций по удобрениям, полученных на основе установленных методов анализа почвы и многолетних полевых испытаний.

Кристоф Вайдеманн, проф. д-р Карл Х. Мюлинг, Кильский университет, и д-р Ларс Бьернат, Сельскохозяйственная палата земли Шлезвиг-Гольштейн

В прошлом проблемы растениеводства можно было эффективно устранить с помощью средств защиты растений и "ремонтного азота". Однако эти возможности допускаются лишь в очень ограниченной степени в соответствии с будущими целями и должны быть реализованы в гораздо большей степени с помощью оптимизированной технологии производства. Для этого необходимо вернуть в фокус агрономические принципы, включая, в частности, анализ почвы, интерпретацию результатов анализа и соответствующие рекомендации по удобрениям. В конце концов, основой надежной урожайности и высокой доступности питательных веществ является активная жизнь почвы, оптимальное значение pH почвы и сбалансированное снабжение растений необходимыми питательными веществами.

В этом контексте растущие вызовы для сельскохозяйственной практики приводят к гораздо более критическому отношению к методам тестирования почвы, рекомендованным официальной консультационной службой в качестве основы для рекомендаций по удобрениям, характерным для конкретного региона. В основном, требования к удобрениям для различных культур зависят от потребностей в питательных веществах и способности усвоения питательных веществ выращиваемыми плодами, соответствующих ожиданий по урожайности и качеству, а также обеспеченности почвы питательными веществами с учетом преобладающих климатических условий.

Стандарты в тестировании почвы

В связи с этим во всем мире было исследовано и разработано множество различных методов для регистрации состава и доступности питательных веществ в почве. Однако только калиброванные полевые испытания в репрезентативных экспериментальных условиях приводят к соответствующим, гарантированным рекомендациям по удобрениям для конкретного участка. Исходя из этого, Ассоциация немецких сельскохозяйственных испытательных и исследовательских институтов (VDLUFA) стандартизировала методы тестирования почвы, используемые в Германии. Многолетние полевые испытания привели к концепции количества с классификацией по классам содержания (A-E) и рекомендациям по удобрениям, полученным на основе этого.

Напротив, вызванный различными мероприятиями преимущественно частных учреждений, метод определения емкости катионного обмена (ЕКО) как основы для принятия решений о внесении удобрений в настоящее время часто воспринимается как "более современный" или "более продвинутый". Однако его происхождение восходит к 1940-м годам в США. В Германии университеты и официальные консультативные организации также проводили интенсивные исследования в этой области в 1950-х и 1960-х годах. Полученные там знания способствовали развитию современных методов VDLUFA.

Вместо системы классов содержания, так называемые альтернативные методы определяют плодородие почв в основном на основе соотношений положительно заряженных питательных веществ (катионов) друг к другу на обменных частицах (глинистые минералы, органическое вещество).

Однако при этом не учитывается потребность в извести или избирательное и специфическое связывание питательных веществ с различными обменными частицами почвы. Кроме того, региональные полевые испытания, основанные на почвенных и климатических условиях, а также условиях урожайности, не считаются актуальными. При этом полностью игнорируется взаимодействие растения и почвы. В принципе, катионный обмен является важным свойством почвы, но при интерпретации аналитических методов и рекомендаций по удобрениям, полученных на их основе, фермеру приходится критически оценивать результаты. Следующий раздел предназначен для оказания помощи в объяснении и классификации основных параметров.

Каков правильный способ оценки значения pH?

Значение pH отражает концентрацию кислотных положительных ионов водорода (W). Он может быть измерен различными методами. В прошлом для серийных испытаний сельскохозяйственных почв использовался искусственный почвенный раствор с хлоридом калия. В настоящее время, однако, хлорид кальция используется для этой цели в признанной стандартной процедуре. Особое преимущество раствора с хлоридом кальция основано на постоянстве метода измерения по отношению к колебаниям концентрации и объема суспензионной жидкости, а также известкового потенциала любой данной почвы. С другой стороны, если используется только вода, как, например, в методе Кинси, измеренные значения будут примерно на 0,3-1,0 единицы выше. Только в почвах с pH 7 и выше нет разницы между двумя методами. Те, кто не принимает это во внимание, переоценивают значение pH на кислых почвах. Кроме того, в стандартной процедуре на основе многочисленных полевых испытаний были определены целевые значения pH для почв по типу и содержанию гумуса, а также определены необходимые количества извести для их достижения.

О чем говорит емкость катионного обмена?

Емкость катионного обмена (CEC) - это способность почвы адсорбционно связывать катионы и тем самым предотвращать их вымывание, одновременно сохраняя их в форме, доступной для растений. Определение САС в первую очередь используется для характеристики участка или оценки плодородия почвы. Различают потенциальную и эффективную емкость катионного обмена. Потенциальный CEC определяет максимально возможную обменную емкость почвы при значении pH 7. Поскольку оптимальное значение pH многих легких или органических почв значительно ниже pH 7, эта емкость не может быть исчерпана там или использована в качестве основы для расчета рекомендаций по удобрениям.

Существует около восьми различных методов определения потенциального KAK, каждый из которых дает различные результаты и не поддается прямому сравнению. Эффективный KAK определяет положительно заряженные питательные вещества, которые могут быть обменены при текущем значении pH. С изменением pH в почве изменяется и эффективный CAC, поскольку с увеличением pH увеличивается эффективная обменная емкость, и наоборот. Количество магния и калия, которые могут быть прикреплены к частицам почвы, напрямую зависит от эффективной ККМ. Таким образом, его можно рассчитать через содержание K и Mg, определенное в стандартном исследовании. Поэтому, как правило, нет необходимости в длительном определении CAC. Как потенциальный, так и эффективный CEC могут быть оценены с очень высокой точностью при условии, что известно содержание глины, ила и гумуса в почве, а также значение pH. (Таб.1).

Что такое катионный обмен?

Почвенный раствор содержит катионы (питательные элементы с положительным зарядом) с одним или двумя положительными зарядами. Каждый из них, независимо от того, является ли он аммонием, калием, магнием, кальцием или натрием, окружен прикрепленным слоем молекул воды. Для того чтобы прикрепиться к частицам теплообменника, эту водную оболочку необходимо снять. Поскольку и количество положительных зарядов (валентность), и размер водной оболочки играют роль в степени этого присоединения, этот процесс чрезвычайно сложен и может быть рассчитан только в теоретических моделях. Поэтому невозможно произвольно изменить заполненность обменников путем внесения удобрений с калием, кальцием или магнием, просто рассчитав их количество.

Если все же попытаться рассчитать необходимое количество питательных веществ, то быстро становится ясно, какие непомерные порядки величин получаются при пересчете на рекомендации по удобрениям, чтобы теоретически изменить только одну единицу (в кмоль/кг почвы) соответствующего катиона в заполнении обменника (табл. 2). Так, например, возможный переизбыток калия не может привести к вытеснению обменником любого количества других катионов и, как следствие, к ухудшению структуры почвы. Причины плохой структуры почвы часто кроются в слишком односторонних методах обработки почвы и несвоевременной обработке или уборке пашни и обычно могут быть эффективно решены с помощью известных агрономических мер (обработка почвы, севооборот, известкование, адаптированные шины и давление воздуха и т.д.).

Соотношения катионов

Соотношение катионов дает информацию только о текущем экологическом состоянии почвы, но не представляют факторы роста и прибыли. Это расчетные значения, которые варьируются в широких пределах без какой-либо пользы или вреда для растений. Существует достаточно почв, которые довольно сильно отклоняются от соотношения, считающегося идеальным: 60-70% кальция, 10-20% магния, 2-5% калия и 0,5-3% натрия в обменнике (табл. 3), и все равно дают оптимальные урожаи. Таким образом, неправильное понимание катионного обмена может привести к неэффективному использованию удобрений.

Формы удобрений

В то время как рекомендации по удобрениям составляются на основе результатов стандартного почвенного теста согласно VDLUFA в количестве питательных веществ, некоторые поставщики альтернативных почвенных тестов с включенным KAK также указывают форму удобрения. Это следует поставить под сомнение, поскольку культуры по-разному реагируют на формы питательных веществ (например, устойчивость к хлоридам) и поскольку доступность питательных веществ и значение рН могут измениться после внесения удобрений. Например, удобрение элементарной серой приводит к сильному подкислению почвы (100 кг 90% элементарной серы соответствует потере извести в 162 кг CaO), в то время как удобрение серой через кизерит является pH-нейтральным. Более того, элементарная сера становится доступной для растений только после ее превращения в сульфат серы. Этот процесс преобразования зависит от температуры почвы, что означает, что не достигается целенаправленное питание культуры серой и эффективное использование азота.

В зависимости от соотношения кальция и магния и часто независимо от pH-значения, иногда предлагается значительное количество кальциевых (углекислая известь) или магниевых удобрений (доломит, кизерит). Геологически обусловленное высокое содержание Mg в глинистых почвах (например, болотных) или высокое содержание Ca в карбонатных почвах и их влияние на свойства почвы могут быть изменены удобрениями лишь в очень ограниченной степени, если вообще могут быть изменены. Более того, научные исследования показывают, что соотношение Ca-Mg может изменяться в очень широких пределах, не влияя на рост и урожайность растений. Например, более узкие соотношения Ca Mg также могут быть классифицированы как непроблематичные. В случае высоких значений pH и/или высокого содержания магния, поставщики альтернативных тестов почвы часто рекомендуют внесение гипсовых удобрений (CaSO). Хотя это не влияет на pH, это может означать конкуренцию за поглощение магния для растения из-за большого количества кальция. Аналогичным образом, повышенное количество чистого калия может вызвать калийно-магниевый антагонизм, т.е. конкуренцию за поглощение растениями.

Поэтому удобрение с высоким содержанием кальция или калия может вызвать дефицит магния. С другой стороны, более высокое содержание магния в почве не оказывает прямого воздействия на растения, поскольку растения не поглощают магний избирательно и не берут его сверх своих потребностей. В то же время было также доказано, что магний не оказывает негативного влияния на структуру почвы. Отклоняясь от соотношения катионов на конкретном участке, внесение удобрений, необходимое для установления идеального соотношения питательных веществ в почве, согласно представлениям альтернативных методов, обычно экономически нецелесообразно. Целью в данном случае является доведение содержания питательных веществ до класса С в соответствии с рекомендациями по удобрениям для конкретных культур через севооборот - тогда не стоит опасаться негативных последствий.

Вместо того чтобы проводить несколько дорогостоящих исследований, которые не являются репрезентативными для всех участков, гораздо успешнее для оптимизации подачи извести и питательных веществ специально отобрать образцы и исследовать различные типы почв, особенно на разных полях. Кроме того, только метод CAL или метод DL, используемый в Шлезвиг-Гольштейне, одобрен для документирования анализа почвы на содержание P в соответствии с постановлением об удобрениях.

Методы тестирования почвы, установленные в Германии в соответствии с VDLUFA, основаны на десятилетиях исследований, должны проходить постоянную проверку качества, а рекомендации по удобрениям, полученные на их основе, выверены в ходе многочисленных региональных полевых испытаний. Любые расхождения в распределении катионов адекватно отражаются в классификациях содержания (A-E) и вытекающих из них рекомендациях по удобрениям. Для определения потребности в удобрениях как основы высокой эффективности использования питательных веществ на основе надлежащей профессиональной практики можно безоговорочно рекомендовать недорогие аналитические методы, рекомендованные официальными органами. Более глубокие анализы типа почвы (анализ ила), содержания гумуса и анализ микроэлементов на возделываемых участках могут быть очень полезны. Баланс питательных веществ по конкретной территории в результате поступления удобрений и выноса питательных веществ может дать ценную информацию о внесении удобрений в соответствии с требованиями.