Критическое содержание фосфора в кормовых злаковых травах умеренного пояса

Методы растительной диагностики, используемые для количественной характеристики питательного статуса растений, в том числе фосфорного, основываются на определении критического содержания конкретного элемента питания в растениях – минимальной концентрации, требуемой для достижения максимального роста растений и урожайности. Содержание фосфора в растениях, как и содержание азота, снижается в процессе их роста; содержание фосфора в растениях также уменьшается при снижении содержания азота вследствие недостатка последнего (рис. 1). Эта тесная зависимость между содержанием фосфора и азота в растениях была подтверждена для нескольких полевых культур, включая кукурузу (Ziadi и др., 2007), пшеницу (Bélanger и др., 2015a), рапс (Bélanger и др., 2015b) и кормовые травы (Bélanger и Ziadi, 2008), что привело к разработке моделей критического содержания фосфора (P_кр), представленного в виде функции от содержания азота в надземной биомассе.



Модели критического содержания фосфора в кормовых травах, использующие функцию от содержания азота, были впервые разработаны во Франции для многолетних трав и долголетних пастбищ (Duru и Ducrocq, 1997) и позднее – для тимофеевки луговой – основного вида кормовых трав в восточной Канаде и скандинавских странах (Bélanger и Ziadi, 2008). Модель критического содержания фосфора для тимофеевки луговой (P_кр, г/кг абсолютно сухого вещества) в виде функции от содержания азота (N, г/кг абсолютно сухого вещества) была разработана, как предполагалось, для условий достаточной обеспеченности почвы фосфором для роста растений (Bélanger и Ziadi, 2008):
Мультилокационное исследование

Первое исследование мы проводили на травостоях тимофеевки луговой в восточной Канаде – один опыт при достаточной обеспеченности почвы фосфором. Наша модель, однако, не оценивалась при разном фосфорном статусе растений, в разных почвенно-климатических условиях и для разных типов травостоев. Это побудило нас провести мультилокационное исследование для подтверждения применимости модели критического содержания фосфора как для травостоев тимофеевки луговой, так и для многовидовых травостоев (Bélanger и др., 2017). Изучение разных доз фосфорных удобрений проводилось в течение 2-5-ти лет подряд на травостоях тимофеевки луговой в Канаде (г. Леви и г. Норманден в провинции Квебек, г. Шарлоттаун в провинции Остров Принца Эдуарда) и Финляндии (муниципалитет Маанинка), а также на многовидовых травостоях в длительных опытах с фосфорными удобрениями в Швейцарии (муниципалитет Ле Верьер) и Франции (коммуна Эрсе). Урожайность абсолютно сухого вещества и содержание общего азота и фосфора в кормовых травах определялись четырежды с недельными интервалами в период весеннего отрастания, а именно: вегетативная фаза – конец колошения. Затем мы выделили массив данных по содержанию фосфора и азота в травах, когда с увеличением доз фосфорных удобрений не наблюдалось дальнейшего прироста надземной биомассы; этот массив данных соответствовал условиям нелимитированного фосфорного питания.

В четырех опытах с тимофеевкой луговой данные по содержанию фосфора и азота в траве при нелимитированном фосфорном питании были близки к величинам критического содержания фосфора, предсказанным нашей моделью, которая изначально разрабатывалась для данной культуры (Bélanger и Ziadi, 2008; рис. 2). Однако в двух опытах с многовидовыми травостоями данные по содержанию фосфора и азота в травах при нелимитированном фосфорном питании были ближе к величинам критического содержания фосфора, предсказанным моделью Дуру и Дукрока (Duru и Ducrocq, 1997), чем к величинам, предсказанным нашей моделью (Bélanger и Ziadi, 2008; рис. 3). Наши результаты подтверждают оптимальную зависимость между содержанием фосфора и азота в тимофеевке луговой и многовидовых травостоях, но с различиями между ними относительно данной зависимости.

Ограничения и минусы

Наши исследования, проведенные с кормовыми травами и другими культурами, показали, что модель критического содержания фосфора может быть плохо применима при серьезном дефиците или избытке азота (Bélanger и Ziadi, 2008; Bélanger и др., 2015a). Однако производители, применяющие адекватные дозы азотных удобрений для оптимизации урожайности без создания серьезного дефицита или избытка азота, могут уверенно использовать нашу модель. Разработка достоверных моделей Р_кр требует больших массивов данных с поэтапным отбором растительных образцов в течение ростовых циклов и внесением нескольких доз фосфора. В некоторых случаях (например, в к. Эрсе, Франция) может наблюдаться избыточное поглощение фосфора, и существует риск завышенной оценки P_кр, если высокие дозы фосфорных удобрений не приводят к увеличению урожайности трав, но повышают содержание в них фосфора. Наша модель P_кр для тимофеевки луговой была разработана для условий весеннего отрастания растений и еще не проходила валидацию для периода летнего отрастания.

Критическое содержание фосфора в растениях – важный инструмент для оценки фосфорного статуса кормовых трав в течение вегетационного периода и, косвенно, доступности почвенного фосфора. Для каждых конкретных условий может быть рассчитан индекс P-питания (P nutrition index, PNI) как отношение содержания фосфора в растениях к величине P_кр. Значения индекса P-питания ≥ 1.0 свидетельствуют о достаточном фосфорном питании растений, а значения < 1.0 указывают на недостаток фосфора. Данный метод растительной диагностики фосфорного питания может использоваться для прогнозного диагностирования с целью применения фосфорных удобрений в соответствии с потребностями растений в фосфоре в течение вегетационного периода или для послеуборочного диагностирования с целью выявления лимитирующих факторов для культур в полевых опытах или производственных посевах. Так как недостаток фосфора трудно устраняется за счет проводимого в том же году внесения фосфорных удобрений, производители могут использовать этот инструмент для уточнения доз фосфорных удобрений в последующие вегетационные периоды.
Данный подход к характеристике доступности почвенного фосфора, основанный на растительной диагностике, может быть альтернативой или дополнением к наиболее широко используемым для прогнозирования потребности в фосфорных удобрениях почвенным индикаторам. Для адаптирования данного подхода в соответствии с практикой применения удобрений в производственных условиях мы исследуем в настоящее время: (i) пространственную изменчивость индекса P-питания для ряда полей в восточной Канаде с целью определения оптимального количества точек пробоотбора и (ii) зависимость между растительными (индекс P-питания) и почвенными (содержание фосфора в почве) индикаторами доступности фосфора и отзывчивостью кормовых трав на фосфорное удобрение.

Д-р Ж. Беланже и д-р Н. Зиади – научные сотрудники Квебекского научно-исследовательского центра Министерства сельского хозяйства и продовольствия Канады (г. Квебек, Канада,e-mail: gilles.belanger@agr.gc.ca и noura.ziadi@agr.gc.ca).

Литература

Bélanger, G., and N. Ziadi. 2008. Agron. J. 100:1757-1762.

Bélanger, G. et al. 2015a. Agron. J. 107:963-970.
Bélanger, G. et al. 2015b. Agron. J. 107:1458-1464.
Bélanger, G. et al. 2017. Field Crops Res. 204:31-41.
Duru, M., and H. Ducrocq. 1997. Nutr. Cycl. Agroecosys. 47:59-69.
Ziadi, N. et al. 2007. Agron. J. 99:833-841.
Редактирование перевода с английского: В.В. Носов.