Азотные подкормки

Тайминг-эффект внесения азотных
подкормок «по листу» при возделывании
посевов злаков
(результаты компьютерных экспериментов)
Р.А.Полуэктов, П.Д. Гурин,
А.Г.Топаж, Е.Т.Захарова
Подмодель транспорта и
трансформации азотсодержащих
соединений в почве
Полуэктов Р.А., Терлеев В.В. Компьютерная модель
динамики содержания азота в корнеобитаемом слое
почвы // Агрохимия. – 2010. – № 10. – С. 68-74.
Полуэктов Р.А. Описание процесса аммонификации в
рамках модели трансформации углерода и азота в
почве. // Проблемы агрохимии и экологии. - №4.2011.- С.25-28.
Полуэктов Р.А. Динамика микробных популяций в
рамках модели трансформации азота в почве.// Докл.
РАСХН, 2011, т. 37, № 6.- С.33-35
Азотный блок в растении
двухпоточная модель с запасами
П
О
Б
Е
Г
«Производство»
углеводов
Крахмал
Сборк
а
К
О
Р
Е
Н
Ь
«Производство
»
азота
Нитраты
Р
А
С
Т
Е
Н
И
Е
Двухпоточная модель с запасами.
Рост растений - shoot : root relation
Полуэктов Р.А., Топаж А.Г. Расчет отношения root/shoot в моделях органогенеза
высших растений // Физиология растений, 2005, т. 52, № 5, С. 769-775.

Распределение ассимилятов soot – root:
Wr  crs (    S pool )
Ws  (1  crs )(    S pool )

0  crs  1
Потребность в азоте:
N s (k )  Ws (k )  KSc  N shoot ,
N r (k )  Wr (k )  KRc  N root ,

Доступный азот
N av  VN  (k  1)    (k ) ,
  k   Sroot  Wr  k 
N av (k )  0.5 VN  S rootWr (k )  N pool (k )

Баланс азота
N s (k )  N r (k )  N av (k  1)  N av (k )
Варианты реализации
(на каждом шаге модели)
Строительство «с колес»
0  crs  1
N r (k )  N av (k )  N s (k )
S pool  0
N pool  0
Дефицит азота
crs  1
N av (k )  N r (k )
N pool  ( 0)
S pool 
Дефицит углерода
crs  0
После цветения
crs  0
N av (k )  N s (k )
S pool  ( 0)
N pool 
Доза азота, поглощаемая посевом, кг/(га сут)
К расчету отношения “root/shoot”
3,0
2
2,5
2,0
1 –потребность
растений в азоте
2 – азот,
доступный
растениям
1
1,5
1,0
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Доля ассимилятов, направляемых в корни
Единственный фактор влияния азотного
стресса на урожай – изменение режима
распределения ресурсов роста между побегом
и корнем в онтогенезе
Вариант N0, Урожай 16.8 ц/га
Вариант N110, Урожай 38.5 ц/га
Динамика азота в системе
почва-растение
N0
N110
Динамика запасных пулов в растении
N0
N110
Предварительные выводы

Критерием оптимальности азотного питания служит
поступление в растение азота, согласованное с темпом
накопления продуктов фотосинтеза.

При этом запасные пулы углеводов (крахмал) и азота
(нитраты) минимизируются, а рост надземных органов и
корневой системы оказываются согласованными друг с
другом.

Концентрация доступного азота определяется, в том числе,
влажностью корнеобитаемого слоя почвы. Это
дополнительный фактор потенциального влияния
гидрофизических характеристик на продуктивность.
Управление азотными подкормками
«по листу». Тайминг-эффект.
Почва 2
Почва 1
Начальная доза 0
кг/г
а
03.06
10.06
17.06
24.06
15.07
0
24,14
24,14
24,14
24,14
24,14
5
24,75
24,99
25,18
25
25,32
10
25,53
26,33
26,51
26,75
28,45
15
27,61
27,6
28,04
24,10
31,66
20
28,97
29,47
30,49
25,38
34,87
25
28,16
27,85
27,42
28,51
38,01
30
27,13
31,84
24,06
31,65
39,70
35
26,70
31,62
25,51
34,79
40,46
Начальная доза 45
03.06.10
10.06.10
24.06.10
0
28
28
28
5
29,73
30,7
10
31,79
15
03.06
10.06
17.06
24.06
15.07
0
24,47
24,47
24,47
24,47
24,47
5
25,76
25,99
25,55
25,86
27,99
10
26,58
26,84
25,69
24
31,2
15
24,87
24,83
29,28
26,07
33,88
20
26,86
27,37
25,33
29,22
37,5
25
27,04
28,78
24,76
32,36
39,47
30
29,33
32,36
27,46
35,51
40,83
35
31,14
27,05
30,21
38,65
40,94
кг/г
а
03.06.10
10.06.10
24.06.10
0
33
33
33
31,24
5
34,24
35,9
36,13
31,97
34,41
10
36,04
36,29
39,3
33,35
30,19
37,59
15
37,42
30,08
41,68
20
34,42
32,11
40,76
20
39,55
37,05
42,68
25
35,42
37,11
42,44
25
39,11
28,79
42,68
30
32,41
34,59
42,88
30
38,15
29,93
42,68
35
36,22
27,07
42,88
35
38,36
32,07
42,68
Причины тайминг-эффекта
(гипотеза)

Незначительный, но обязательный дефицит содержания
азота в почве в течение всей стадии вегетативного роста
растения

Наличие «критического» периода роста растения,
характеризующегося ускоренной (близкой к
экспоненциальной) динамикой накопления биомассы
вегетативных органов (как правило, этот период
приходится не несколько дней, предшествующих
цветению)

Практически полное прекращение роста корневой системы
после цветения (перехода на стадию генеративного роста)

Слабо выраженная интенсивность процессов
реутилизации
Проверка на тестовой модели
Темп роста (условные единицы)
No Dressing
0.40
Tdressing=13
Tdressing=33
Tdressing=37
0.30
0.20
0.10
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
Время (условные единицы)
50.00
60.00
Практические следствия


Внесение азотных подкормок до цветения
оказывает регуляторное воздействие, изменяя
качественную картину роста растения в
онтогенезе. При этом интегральный эффект на
конечную продуктивность может быть как
существенно положительным (при
«угадывании» срока и нормы подкормки), так
и существенно негативным.
Внесение азотных подкормок после цветения
оказывает чисто количественное воздействие
на темпы ассимиляции (прямая «перекачка» в
Что надо:


Проверить теоретические построения
экспериментально, сначала в регулируемых
условиях, а затем в полевом опыте.
Выполнить параметрическую
идентификацию модели.
Найти измеряемый внешний показатель,
коррелирующий с динамикой нитратов и
крахмала и могущий служить устойчивым
индикатором для принятия решения о
проведении подкормки.
Благодарим
за внимание