Элементы питания, содержащиеся в почве, используются растениями далеко не полностью.
Степень их усвоения растениями из почвенных запасов или внесенных удобрений обусловливается многими факторами, среди которых наибольшее влияние оказывает плодородие почвы, климатические условия и биологические особенности сельскохозяйственных культур. В зонах достаточного увлажнения коэффициенты использования растениями азота и калия из минеральных удобрений варьирует в пределах 40-70 %, а фосфора — 10-20%, в засушливых условиях в 1,5-2 раза ниже.
Низкие коэффициенты использования растениями элементов питания из почвы и удобрений в значительной мере обусловливаются низкой их подвижностью и пространственным разобщением корневой системы (активных корней) и мест сорбции питательных веществ в почве. Поскольку большая часть элементов питания прочно связана с твердой фазой и слабо перемечаются в почве, кроме нитратов, то их доступность растениям существенно зависит от массы и разветвленности их корневой системы. Находящиеся в корнеобитаемом слое почвы малоподвижные элементы питания в большей части позиционно недоступны корням растений. Корневая система охватывает лишь незначительный (5-12%) объем почвы. Примерно такой размер использования элементов питания из почвенных запасов. Перемещение таких элементов как фосфор, калий, молибден, медь, цинк и др. в суглинистых почвах за вегетационный период, как правило, не превышает 1 см, поэтому для них довольно характерна слабая позиционная недоступность корням растений. В то время как, нитраты, кальций, магний легко подвижны в почвах и по мере потребления растениями воды на транспирацию могут подтягиваться и концентрироваться в ризосфере.
Доступность растениям, а, следовательно, и коэффициенты использования ими элементов питания почвы и удобрений снижаются при любом ухудшении физиологического состояния и условий роста растений. В отдельных случаях растения могут испытывать дефицит элементов питания даже при достаточном содержании их в почве, вследствие физиологической недоступности питательных веществ, наблюдаемой при засухе, переувлажнении почвы и недостатке кислорода, высокой кислотности, повышенном содержании алюминия и марганца, низком содержании других биофильных элементов питания и высокой засоренности посевов.
Доступность отдельных элементов питания, например, фосфора фосфоритной муки становится доступным лишь после растворения ее в кислой среде. При внесении органических удобрений может быть временная недоступность азота, фосфора и серы, которые используются растениями по мере их минерализации.
Коэффициенты использования элементов питания почвы и удобрения определяют путем проведения полевых опытов. Содержание в почве элементов питания при агрохимическом обследовании приводят в мг/кг. Однако с практической точки зрения более удобно выражать их в кг/га с помощью коэффициента, который рассчитывают исходя из массы пахотного слоя почвы на площади 1 га. Принимая во внимание, что масса пахотного слоя (0-25 см) 1 га дерново-подзолистой почвы при плотности 1,25 г/см3 составляет примерно 3000 т (3∙106 кг), то для перевода количества элемента, выраженного в мг/кг почвы в кг/га пахотного слоя его содержание (мг/кг почвы) умножают на 3 (коэффициент пересчета). Этот же коэффициент перевода принят и для других типов почв. Например, если в почве содержится 100 мг/кг подвижных фосфатов (Р2О5) или обменного К2О, то в пересчете на 1 га их содержание равно 300 кг/га.
Коэффициент использования растениями элемента питания из запасов почвы (Кп) представляет собой долю элемента в урожае от общего количества подвижных форм в пахотном слое 1 га. Выражают его в долях или процентах (доля ∙ 100) и рассчитывают по формуле:
Кп = в/с∙100, % ,
где: в — количество элемента питания в урожае без удобрений, кг/га; с — содержание элемента питания в подвижной форме в пахотном слое, кг/га.
Коэффициенты использования элементов питания растениями из почвы обусловливаются биологическими особенностями культур, плодородием почвы, водным и тепловым режимами в течение вегетации и агротехника возделывания. Различные сельскохозяйственные культуры обладают неодинаковой способностью к усвоению отдельных питательных веществ из почвы и удобрений. Потребление растениями элементов питания в значительной мере зависит от их физиологического состояния и морфологического строения корневой системы. Например, люпин, донник, клевер, люцерна, гречиха, горох и горчица обладают гораздо лучшей способностью использовать труднорастворимые фосфаты почвы и удобрений, чем злаковые культуры: пшеница, ячмень, овес, рожь и др. Среди злаков озимая рожь и овес обладают лучшей способностью усваивать питательные вещества из почвы, чем пшеница и ячмень, в силу более мощной разветвленной корневой системы.
Повышение коэффициентов использования элементов питания из почвы и удобрений растениями неразрывно связано с оптимизацией условий их произрастания. Известкование кислых почв, гипсование солонцов, увеличение содержания гумуса, улучшают водный, воздушный, тепловой режимы, агрохимические и физические свойства почвы, буферность среды и тем самым способствует улучшению условий минерального питания, развития растений и повышению размера использования элементов питания.
Возделывание высокоурожайных сортов и гибридов повышает продуктивность севооборота, потребление и коэффициенты использование элементов питания растениями из почвы и удобрений. В целом, чем выше урожай и вынос элементов питания при равных дозах удобрений, тем выше коэффициенты их использования.
Большое влияние на использование элементов питания растениями оказывает агротехника возделывания сельскохозяйственных культур. Своевременное проведение полевых работ позволяет сельскохозяйственным культурам лучше использовать климатический потенциал (тепло, свет, запасы влаги), для формирования высоких урожаев и продуктивнее использовать элементы питания.
Известно, например, что каждый день, запаздывания с посевом зерновых культур снижает их урожайность на 0,5-1 ц/га, а при запаздывании с севом на 7 дней недобор урожая может превышать 5 ц/га.
Оптимизация уровня минерального питания и соотношения элементов за счет рационального сочетания органических и минеральных удобрений, соблюдение агротехнических требований возделывания и общих биологических законов сопровождается усилением фотосинтеза и минерального питания растений, в результате чего заметно увеличивается урожай и коэффициенты использования питательных веществ.
Использование растениями элементов питания и эффективность удобрений в значительной степени зависит от дозы, срока и способа их внесения. Более высокое использование элементов питания наблюдается когда дозы и способы внесения удобрений соответствует почвенно-климатическим условиями и физиологической потребности в них растений.
Неравномерность внесения удобрений значительной снижает размер использования элементов питания растениям и качество продукции полевых и овощных культур, а в местах повышенной концентрации удобрений наблюдается повышение содержания их в растениях. Важное значение имеет также распределение элементов питания в корнеобитаемом слое почвы. Неравномерное распределение удобрений по глубине пахотного слоя почвы снижает их доступность и коэффициенты использования растениям.
Глубина и равномерность распределения элементов питания по глубине, зависит от сельхозмашин, используемых для заделки удобрений в почву. Во всех климатических зонах горизонтальная и вертикальная неравномерность внесения удобрений заметно снижает урожай, его качество и коэффициенты использования элементов питания. Особенно большое негативное действие неравномерности внесения удобрений проявляется на слабоокультуренных почвах при выращивании льна-долгунца, пшеницы, пивоваренного ячменя, товарного картофеля и овощных культур.
В качестве общей закономерности потребления элементов питания растениями следует учитывать, что чем выше содержание доступного элемента питания в почве при прочих равных условиях, тем ниже коэффициент его использования растениями. Поэтому применение высоких доз минеральных и органических удобрений снижает коэффициенты использования элементов питания растениями из почвы и, напротив, улучшение обеспеченности растений всеми другими элементами питания, кроме определяемого элемента, значительно увеличивает усвоение его растениями из почвы.
Важно отметить, что при определении коэффициентов использования растениями элементов питания из почвы учитывается только их содержание в пахотном слое, однако поскольку значительная часть питательных веществ потребляется растениями и из подпахотных горизонтов, особенно в степных, засушливых районах, то коэффициенты не отражают реальное потребление растениями питательных веществ из пахотного слоя.
Вычленить долю элементов питания, потребляемых из пахотного и подпахотных горизонтов почвы довольно сложно, так как корневая система постоянно развивается и в течение вегетации проникает на разную глубину. В связи с этим можно полагать, что реальные коэффициенты использования элементов питания непосредственно из пахотного горизонта значительно ниже, поскольку при их определении, вынос питательных веществ растениями из всего корнеобитаемого слоя почвы относят к содержанию пахотном слое. Это значительно затрудняет использование коэффициентов для расчета доз удобрений. Использование растениями азота почвы обусловливается содержанием в ней гумуса и уровня его минерализации.
По данным агрохимической службы, в условиях Нечерноземной зоны ежегодно минерализуется 50-80 кг/га азота почвы. В южных областях, где преобладают черноземные почвы, ежегодная минерализация азота достигает 120-160 кг/га. Коэффициенты использования растениями минерального азота почвы (N-NH4+ и N-NO3—) примерно такие же, как азота минеральных удобрений (Кидин и др. 2005) — 40-60%.
Среди элементов питания растений, азот в почвах Нечерноземной зоны, находится в первом минимуме и чаще всего является лимитирующим фактором получения высоких планируемых урожаев сельскохозяйственных культур. Поэтому применение азотных удобрений необходимо считать главным условием оптимизация азотного питания растений.
Коэффициент использования элементов питания представляет собой частное от деления количества усвоенного элемента растениями на количество внесенного элемента с удобрениями. Для его определения используют результаты длительных полевых опытов с удобрениями.
Рассчитывают коэффициенты использования элементов питания из удобрений (Ку) по формуле:
Ку = [(Ву-Во) : Ду] ∙ 100, % , где: Ву — вынос элемента питания с урожаем на удобренном участке, кг/га; Во — вынос элемента с урожаем на участке без удобрения, кг/га; Ду — количество элемента питания, внесенное с удобрением, кг/га.
Серьезным недостатком определения коэффициентов использования элементов питания растениями по разнице с контролем является то факт, что при внесении удобрений снижается потребление растениями питательных веществ из почвы. Более правильно было бы определять коэффициент использования элемента питания растениями из удобрения, например азота, на фоне других питательных элементов (NPK — PK), чем в сравнении с абсолютным контролем (по разнице в выносе растениями азота на удобренном и не удобренном азотом вариантах, Nуд — N0). Однако и в этом случае не устраняется действие вносимого с удобрениями элемента, на потребление его растениями из почвы. Поэтому реальные коэффициенты использования растений элементов питания из почвы и удобрений возможно только изотопным методом.
Коэффициенты использования растениями питательных веществ и из минеральных удобрений варьируют в значительно меньших пределах, нежели коэффициенты их использования из почвы, поскольку большинство из них находятся в одном и том же агрегатном состоянии и хорошо растворимы. В то же время доступность растениям элементов питания из удобрений существенно зависит от плодородия почвы и ее гранулометрического состава, биологических особенностей культур, погодных условий, дозы и формы удобрения, срока и способа их внесения.
Коэффициенты использования растениями элементов питания из почвы находятся в прямой зависимости от продуктивности посевов. Чем благоприятнее условия произрастания сельскохозяйственных культур и выше урожайность, тем больше вынос элементов питания и коэффициенты использования. Поэтому в зависимости от биологических особенностей культуры, плодородия почвы, погодных и агротехнических условий, коэффициенты использования могут изменяться в 1,53 раза. Улучшение условий произрастания (водного, теплового режимов) способствует увеличению потребления элементов питания почв. В то же время, чем выше содержание элементов питания в почве в подвижной форме, тем ниже коэффициенты их использования растениями.
Коэффициенты использования элементов питания значительно возрастают (в 1,5-2 раза) в условиях орошения, в не засоренных посевах, в отсутствие болезней и вредителей культурных растений.
Важно отметить, что коэффициенты использования элементов питания из почвы, определенные по выносу их урожаем существенно отличаются от размера использования, установленного изотопным методом, поскольку при определении коэффициентов вынос элементов относят к содержанию их в подвижной форме в пахотном слое почвы, в то время как растения используют их также и из более глубоких подпахотных горизонтов.
Рост, развитие и потребление элементов питания в значительной мере определяется условиями произрастания. Улучшение водного, воздушного и теплового режимов и других факторов, способствующих повышению продуктивности культур, приводит к увеличению использования элементов питания. Поэтому орошение и химическая мелиорация почв повышают коэффициенты использования элементов питания растениями из удобрений и почвы. Применение минеральных удобрений значительно повышает использование растениями тех элементов питания почвы, которые не вносились с удобрениями и, напротив, значительно снижает коэффициенты использования из почвы элементов питания содержащихся в удобрении. В целом, чем выше содержание в почве элемента питания в доступной форме и выше дозы его внесения с удобрениями, тем ниже коэффициент его использования растениями. Важно учитывать определенную условность при определении коэффициентов использования элементов питания растениями из почвы, поскольку все сельскохозяйственные культуры потребляют питательные элементы не только из пахотного слоя, но и значительную их часть из более глубоких подпахотных слоев, что, естественно, затрудняет реальную оценку их выноса из пахотного слоя и коэффициентов для расчета доз удобрений.
На песчаных почвах сельскохозяйственные культуры усваивают из запасов почвы 10-20% фосфора и 20-40% калия.
Примерные коэффициенты использования сельскохозяйственными культурами Р2O5 и K2O из дерново-подзолистых почв, %
| Культуры | P2O5 | K2O |
| Зерновые, зернобобовые | 6-12 | 8-12 |
| Однолетние и многолетние травы | 6-12 | 8-14 |
| Лен-долгунец | 3-5 | 6-8 |
| Кукуруза на силос | 6-9 | 17-20 |
| Картофель, сахарная и кормовая свекла. | 8-10 | 20-25 |
| Овощные культуры | 6-10 | 18-22 |
| Сенокосы | 5-10 | 16-20 |
| Рапс яровой, редька масличная | 6-9 | 10-14 |
Размер использования азота почвы растениями зависит от содержания в ней гумуса и интенсивности его минерализации, определяемой широким спектром внешних факторов. Большая часть азота почвы (97-99%) сосредоточена органической форме, в основном в гумусе и телах микроорганизмов и недоступна для растений. По мере минерализации гумуса и растительных остатков органический азот переходит в доступные для растений минеральные соединения (NH4+ и NO3—).
В зависимости от погодных и агротехнических условий возделывания под культурами сплошного сева в дерново-подзолистых почвах средняя ежегодная минерализация азота почвы составляет 20-40 кг/га, в серых лесных — 30-60 кг/га, что вызывает необходимость применения азотных удобрений, особенно на слабогумусированных дерново-подзолистых и серых лесных почвах.
В окультуренных дерново-подзолистых почвах ежегодно результате аммонификации гумуса почвы образуется в среднем 35-50 кг/га азота в год. Под пропашными культурами, междурядья которых в течение вегетации неоднократно рыхлят, интенсивность минерализации органического вещества почвы и образование минерального азота примерно в 1,5-2 раза выше.
Коэффициенты использования элементов питания сельскохозяйственными культурами зависят от продолжительности периода их вегетации. Чем продолжительнее период вегетации растений, тем больше у них возможности использовать элементы питания почвы и удобрений. В целом у ранних сортов капусты, картофеля период вегетации (от посадки до уборки) составляет 2 мес., средних — 3, и у поздних сортов — 4 мес. Примерно в такой же зависимости находятся коэффициенты использования элементов питания растениями. В среднем поздние сорта растений, как правило, более урожайные и в 1,5 -2 раза лучше используют элементы питания из почвы.
Разностный метод расчета коэффициентов использования элементов питания растениями имеет серьезный недостаток, поскольку предполагает, что внесение удобрений не оказывает какого-либо существенного влияния на использование растениями элементов питания из почвы, хотя это далеко не так. Поэтому определять использование растениями отдельных элементов питания из удобрений необходимо на фоне других элементов (NP, NK или РК), чем в сравнении с контролем (без внесения удобрений). Например, при определении коэффициента использования азота удобрений следует из выноса азота в варианте NPK вычесть вынос его растениями в варианте РК. В тоже время реальные использование элементов питания растениями можно определить только изотопным методом.
Важно отметить, что коэффициенты использования растениями элементов питания из почвы варьируют в более широком диапазоне, чем коэффициенты использования элементов из удобрений.
Повышение плодородия почвы и/или доз удобрений снижает коэффициенты использования элементов питания. На кислых почвах азот, фосфор и молибден из удобрений и почвы используются растениями значительно хуже, чем на нейтральных. Известкование почвы повышает использование этих элементов питания, но в силу антагонизма с кальцием снижает степень усвоения калия. В оптимальные по увлажнению годы азот, калий и другие элементы питания используются из удобрений и почвы лучше, чем в засушливые.
Все удобрения обладают последействием. Наиболее длительным последействием отличаются органические, фосфорные и калийные удобрения. Для азотных удобрений характерно слабое последействие. В годы внесение (действие) используется около 55-65% азота минеральных удобрений, на второй год — 2-3%, на третий — 1-2% от внесенного количества азота, всего же во второй и последующие годы — около 6-8% по сравнению с годом внесения. Поэтому при расчете доз удобрений коэффициент использования азота из минеральных удобрений в первый год принимается 60-70%, без учета последующих лет.
Рост и развитие растений неразрывно связаны с постоянным потреблением (затратами) элементов питания. В зависимости от биологических особенностей сельскохозяйственных культур и их продуктивности, почвенного плодородия и уровня применения удобрений, климатических и погодных условий потребление питательных веществ растениями на формирование урожая может варьировать в довольно широком диапазоне. Значительно меньшим колебаниям подвергаются (меньше колеблются) затраты элементов питания на единицу урожая (1 т, 1 ц кормовых или зерновых единиц), поскольку химический состав растений и вынос питательных веществ на единицу урожая по годам более стабильны, нежели урожайность.
Рост цен на минеральные удобрения и связанное с высокой стоимостью снижение их применения в новых экономических условиях вызывает необходимость корректировки доз удобрений и разработанных ранее научными учреждениями рекомендаций по оптимизации минерального питания растений. При ограниченном применении удобрений изменились также коэффициенты использования растениями азота, фосфора, калия из органических и минеральных удобрений и нормативы их окупаемости прибавкой урожая, в связи с чем возникла необходимость корректировки многих поправочных коэффициентов к нормативам для различных агроэкологических типов земель, поскольку эти показатели существенно зависят от уровня химизации земледелия.
Существенно возросла значимость агрохимических исследований длительности последействия удобрений в различных климатических условиях, буферности почв в отношении содержания доступных растениям элементов питания при ограниченном применении удобрений и изучение роли биологических факторов в воспроизводстве плодородия почв. Важное значение имеет также моделирование процессов трансформации элементов питания и органического вещества в почвах, позволяющего прогнозировать динамику изменение их плодородия в зависимости от агротехнических условий.
Следует отметить, что все мероприятия по воспроизводству плодородия почв и повышению урожайности сельскохозяйственных культур и, прежде всего, система удобрения, являющиеся составным элементом системы земледелия хозяйства, поэтому должны быть обоснованы экологически и соответствовать почвенно-климатическим условиям хозяйства.
Для определения коэффициента использования элемента питания из почвы необходимо знать содержание его в корнеобитаемом или пахотном слое почвы и вынос элемента всеми органами растений в кг/га. Вынос элементов питания с урожаем определяют по содержанию, исходя из результатов химического анализа, в основной и побочной продукции. Количество элемента питания в пахотном слое (0-25 см) определяют, по результатам агрохимического обследования почв, используя картограммы или ведомости анализа. Например, если по картограмме содержание подвижного фосфора или обменного калия составляет 150 мг в 1 кг минеральной почвы, то запасы его в пахотном слое будут равны (150⋅3)=450 кг/га.
Использование питательных веществ из почвы может значительно варьировать в зависимости от плодородия почвы, биологических особенностей возделываемых культур, климатических, погодных и агротехнических условий. Улучшение экологических условий роста и развития растений существенно повышает коэффициенты использования использование.
Коэффициенты использования элементов питания из почвы заметно снижаются при внесении органических и минеральных удобрений содержащих определяемый элемент питания. В целом, чем выше содержание в почве элемента питания в доступной форме и выше дозы его внесения с удобрениями, тем ниже коэффициент его использования растениями. Важно учитывать определенную условность при определении коэффициентов использования элементов питания растениями из почвы, поскольку все сельскохозяйственные культуры потребляют питательные элементы не только их пахотного слоя, но и значительную их часть из более глубоких подпахотных слоев, что, естественно, затрудняет реальную оценку выноса из пахотного слоя и коэффициентов для расчета доз удобрений.
Коэффициенты использования азота растительных остатков бобовых культур примерно такие же, как из органических удобрений: первый год — 20-25, второй — 15-20 и третий — 5-10%. Например, если в пожнивных и корневых остатках клевера содержится 2% азота, то при урожае сена 60 ц/га в почве остается около 120 кг/га азота. В последующем первой культурой используется 25-30 кг азота, второй и третьей, соответственно — 18-24 и 6-12 кг/га, что позволит существенно повысить урожайность.
Важно отметить, что основной задачей земледелия во все периоды его существования является повышение использования растениями энергии солнечной радиации. Исходя из современного уровня урожайности сельскохозяйственные культуры в европейской части России растения усваивают примерно 1% ФАР, вместо 2-3% на госсортоучастках и передовых хозяйствах. Применение удобрений значительно повышает фотосинтетическую деятельность растений, КПД ФАР и урожайность.
Для повышения использования ФАР сельскохозяйственных культур в Центральном районе Нечерноземья до 2,5-3% необходимо использовать продуктивные сорта, способные давать урожаи 70-80 ц/га, полное удовлетворение растений в течение вегетации в элементах питания, в воде, оптимальная реакция почвы и сортовая агротехника.
Влияние удобрений на урожай сухой надземной массы и основной продукции полевых культур (ц/га) и КПД ФАР в среднем за 6 лет (Пономарев и др. 1989)
| Культура | При внесении удобрений | Без внесения удобрений | ||||
| надземная биомасса | в т.ч. основная продукция | КПД ФАР | надземная биомасса | в т.ч. основная продукция | КПД ФАР | |
| Озимая пшеница | 86,9 | 34,8 | 1,66 | 29,2 | 11,7 | 0,56 |
| Ячмень | 72,5 | 34,5 | 1,47 | 25,6 | 12,2 | 0,52 |
| Овсе | 72,4 | 31,5 | 1,34 | 23,3 | 10,1 | 0,42 |
| Картофель | 70,7 | 35,4 | 1,21 | 38,5 | 19,5 | 0,64 |
| Свекла кормовая | 101,4 | 67,6 | 1,34 | 51,2 | 34,2 | 0,68 |
| Кукуруза | 47,8 | 47,8 | 1,12 | 26,6 | 26,6 | 0,63 |
| Вико-овес | 48,8 | 48,8 | 1,30 | 26,6 | 26,6 | 0,72 |
| Клевер | 38,3 | 38,3 | 1,10 | 18,6 | 18,6 | 0,53 |
Коэффициенты использования, как правило, снижаются с повышением доз удобрений, плодородия почв, кислотности, при недостатке влаги и понижении температуры. На легких почвах фосфор и калий минеральных удобрений используется растениями лучше, чем на суглинистых и глинистых.
На кислых почвах элементы питания из минеральных удобрений используются хуже, нежели на нейтральных. Известкование почвы повышает использование из удобрений азота, фосфора и молибдена, но заметно снижает доступность растениям калия и микроэлементов, кроме молибдена. В орошаемых условиях или при благоприятном природном увлажнении коэффициенты использования элементов питания растениями могут быть в 1,5-2 раза выше, чем в засушливые годы.
Элементы питания, находящиеся в удобрениях в одинаковой форме используются растениями также одинаково. Например, сельскохозяйственные культуры в равной степени (15-20%) усваивают фосфор из простого и двойного суперфосфата, суперфоса, аммофоса, диаммофоса, нитрофосок и других растворимых комплексных удобрений. Из труднорастворимых фосфорных удобрений (фосфоритной муки и термофосфатов) фосфор используется растениями обычно хуже, чем из водорастворимых удобрений.
Наиболее высокие коэффициенты использования сельскохозяйственными культурами элементов питания минеральных и органических удобрений в первый год, а в последующие годы значительно снижаются. В сумме за ротацию севооборота использование питательных веществ их минеральных и органических удобрений было довольно близким.
Интенсивность минерализации пожнивно-корневых остатков в значительной мере зависит от возраста и содержания в них азота. Поэтому разложение остатков бобовых культур протекает более быстро, чем злаковых, и коэффициенты использования из них азота растениями по годам примерно такие же, как из навоза. Азот растительных остатков бобовых используется последующими культурами в течение трех лет, соответственно в первый год 20-25%, во второй -10-15 и в третий — 5%. Многолетние бобовые травы на 1 ц сена оставляют в пожнивных и корневых остатках примерно 1,5 кг азота. При урожае сена клевера 60 ц/га на 1 га содержится около 90 кг азота (60 ∙ 1, 5 = 90) первой культурой после распашки клера используется 23 кг азота (25%), 13 кг (15%) второй культурой и около 5 кг (5%) третьей. В суме за 3 года растениями используется около 40 кг, это позволит повысить урожайность зерновых примерно на 1 т/га, что эквивалентно внесению 65 кг/га (40: 0,6) азота минеральных удобрений.
Потребность сельскохозяйственных культур в элементах питания обусловливается в основном биологическими особенностями и урожайностью, однако на отдельных этапах роста и развития их отношение к уровню минерального питания различны. В течение вегетации растений выделяют несколько отличающихся от других периодов потребления питательных веществ. В период прорастания семян и всходов растения практически не нуждаются в каких-либо элементах питания. В эволюционном аспекте вид сохраняется потому, что все необходимые для прорастания питательные вещества депонированы в эндосперме и/или других частях семени и в зависимости от размера семян они в течение 3-8 дней обеспечивают молодые растения элементами питания после всходов. Наиболее острый (критический) период у растений наступает в первые 5-15 дней после входов, когда запасы питательных веществ семени уже исчерпаны, а корневая система, из-за слабого развития, еще не в состоянии обеспечить растения элементами питания, особенно весной при пониженной температуре почвы. В это время растения чрезвычайно чувствительны как к недостатку питательных веществ в доступной форме, а также к высокой их концентрации в почве. Особенно чувствительны растения в первые 10-15 дней после всходов к недостатку фосфора, который принимает непосредственное участие во всех биохимических процессах обусловливающих рост и развитие растений.
В последующие периоды вегетации интенсивность потребления элементов питания растениями значительно выше (1-5 кг/га в сутки), нежели в начале роста, однако хорошо развитая к этому времени корневая система способна удовлетворять потребности растений в элементах при значительно меньшей их концентрации в почве.
Сельскохозяйственные культуры существенно различаются продолжительностью периода вегетации и интенсивностью потребления элементов питания на отдельных этапах роста и развития. Самый короткий период вегетации среди полевых культур у яровых зерновых, льна и крестоцветных. Яровые зерновые (пшеница, ячмень) основное количество элементов питания потребляют в период от кущения до колошения. К фазе цветения они потребляют до 96% N, 98 % Р2О5 и 100% К2О от максимального выноса их растениями.
Снижение поглощения питательных веществ у однолетних культур (зерновых, зернобобовых, масличных и др.) происходит после цветения и прекращается во время формирования репродуктивных органов. Поступление питательных веществ в репродуктивные органы в этот период происходит в основном за счет оттока (реутилизации) их из листьев и стеблей.
В конце вегетации при созревании и отмирании растений часть элементов питания теряется с опадающими листьями и в результате оттока из корневой системы в почву. Поэтому удобрения, внесенные после фазы колошения — цветения не используются корневой системой и не могут оказать какое — либо влияние на урожайность этих культур. Лен-долгунец к началу бутонизации потребляет около 60% N, 50 Р2О5 и 70% К2О, а остальное количество питательных веществ (40% N, 50 Р2О5 и 30% К2О) поглощает от начала бутонизации и до конца цветения. Под яровые культуры удобрения следует вносить до или во время посева, подкормки фосфором и калием малоэффективны, так как внести эти удобрения летом в зону активных корней невозможно. Азотные подкормки яровых зерновых оправданы лишь в зоне достаточного увлажнения при применении высоких доз азота для получения высокой урожайности.
Динамика потребления питательных веществ растениями тесно коррелирует с динамикой прироста вегетативной массы. Капуста, свекла, морковь, картофель, томаты, огурец и другие культуры имеют более продолжительный период вегетации и потребляют элементы питания до уборки. Наиболее интенсивное поглощение элементов питания у них наблюдается во второй половине вегетации в период активного нарастания товарной части урожая. Поэтому под эти культуры кроме допосевного применения удобрений можно эффективно вносить удобрения в подкормки при междурядной обработке посевов с заделкой их в зону активных корней.
Сельскохозяйственные культуры с коротким периодом вегетации, например ранние сорта картофеля, капусты и других культур, в целом, более требовательны к уровню обеспеченности минеральным питанием и почвенному плодородию. Они лучше отзываются на внесение удобрений в легкодоступной форме и слабо реагируют на внесение труднорастворимых фосфорных удобрений, свежего подстилочного навоза и компостов. Раннеспелые сорта картофеля к фазе цветения потребляют азота, фосфора, калия и других элементов питания в 1,5 -2 раза больше, чем позднеспелые сорта, поэтому подкормки скороспелых сортов менее эффективны. Культуры с продолжительным периодом вегетации, напротив, менее требовательны к уровню минерального питания, более полно используют питательные вещества из органических удобрений, запасов почвы и труднодоступных фосфорных удобрений. Новые сорта интенсивного типа отличаются высокой продуктивностью лишь на хорошо окультуренных почвах при внесении повышенных доз минеральных и органических удобрений, а на слабо- и среднеокультуреных почвах их урожайность часто ниже, прежних сортов.