Експрес-діагностика хлорофілу за допомогою N-тестера
Частина ІІ
Що таке N-тестер?
Кожен агроном з відповідним досвідом здатен визначити візуально потребу рослини в удобренні, однак їм деколи буває складно донести керівникові господарства про необхідність підживлення.
N-тестери це портативні прилади, призначені для визначення рівня азотного живлення рослин за вмістом хлорофілу в листі, безпосередньо в полі, без використання допоміжних засобів.
N-тестер «очі» агронома в процесі вирощування с/г культур, він дозволяє йому стежити за динамікою азотного живлення пшениці в ході вегетації, з його допомогою можна оперативно визначати необхідність і своєчасність азотної підгодівлі для того, щоб раціонально використовувати добрива та отримувати максимально можливий врожай з кожного конкретного поля.
Найбільш відомі в Україні N-тестери іноземного виробництва, зокрема з США і Європи: портативні фотометри типу «Yara», ССМ-200 Plus, флуорометр хлорофіл SPAD 502 Plus, atLEAF CHL PLUS тощо. Доступна також технологія платного мобільного додатку для iPhone GreenIndex+ фірми Spectrum Technologies, Inc (США) (Мал.3).
Ці фотометри можуть з успіхом застосовуватися для визначення вмісту азоту.
До дистанційного наземного способу діагностики відносять N-сенсори, які зазвичай встановлюються на агрегатах, призначених для внесення азотних добрив на посіви в вегетаційний період. Найкраще зарекомендували себе такі фотометри, як «Greenseeker», що регулюють подачу рідких азотних добрив через форсунки робочого органу машини, а також N-сенсори, що встановлюються над кабіною трактора, з фіксацією в борт-комп'ютері підживлюючого агрегату пасивного або штучно наведеного світла, що виходить від вегетуючої культури.
Так, при диференційованому внесенні азотних добрив під ярий ячмінь за показаннями N-тестера «Greenseeker» надбавка врожайності в порівнянні з внесенням середньої дози, рівновеликої за діючою речовиною середньої диференційованої дозі, склала 0,63 т/га або 13,8%.
В Україні представлені портативні N-тестери CCM-200plus і YARA, їх використовують для вимірювання вмісту хлорофілу та азоту в листках рослин. Секція листа поміщається під невеликий сканер і піддається впливу двох джерел світла 640 нм і інфрачервоного світла 940 нм які проходять через лист. Світло, що пройшло через лист, потрапляє на датчики під листям. Різниця в передачі довжини хвиль – і є показником вмісту хлорофілу на одиницю площі листа.
Дослідження показників N-тестерів CCM-200plus (Opti-Sciences, США) і YARA.
Збір агрономічних даних. Загальний вміст хлорофілу в перерахунку на хлорофіл а & b і вміст азоту були виміряні в лабораторії на різних фазах: кущіння (ВВСН 19-20), вихід в трубку (ВВСН 30) і поява колосів (ВВСН 49-59) сільськогосподарських культур, і в той же час були записані дані N-тестера.
N-тестер CCM-200plus використовувався для вимірювання індексу концентрації хлорофілу (CCI). Азот в листі рослин також вимірювали за допомогою N-тестера (Make YARA International). Фотосинтетичні пігменти, такі як хлорофіли a & b, оцінювалися за методом Hiscox та Israelstam (1979) [4], з використанням диметилсульфоксиду (ДМСО) в лабораторних умовах. Азот в листі рослин розраховували методом титрування в лабораторії.
Отримані результати і узагальнення. У фазу кущення вміст азоту в пшениці збільшувався зі зростаючою дозою внесення азоту. З підвищенням дози азоту до 150 кг/га вміст хлорофілу продовжував збільшуватися. Однак значних відмінностей не було на рівнях 120 і 150 кг/га або на рівнях 30/60/90 кг/га. Вміст азоту в рослинах пшениці на цьому етапі також майже відповідав схемі вмісту хлорофілу. Вміст азоту в рослині при дозі добрива в діючій речовині 120 кг/га був значно вищим, ніж при внесенні 30 і 60 кг/га.
Якщо збільшити дозу азоту до 150 кг/га, його вміст в рослинах значно збільшиться під час усіх внесень добрив. Вище азотне поглинання при нормі 150 кг/га очікувалося через більш високу продуктивність біомаси та на 220,3% вище при внесенні азотних добрив в порівнянні з рівнем без внесення азотних добрив. Підвищене поглинання азоту рослиною пов’язане з більш вищою потребою азоту для кореневої зони і більш високою біомасою. Урожайність, як і поглинання поживних речовин, залежить від біомаси та концентрації азоту.
У фази формування – поява колосу – кущення, вміст хлорофілу мали аналогічні показники. Зі збільшенням дози азоту до 120 кг/га вміст хлорофілу та азоту значно збільшувався, після цього він показав незначну різницю з 150 кг/га, в той час, як вміст хлорофілу при появі колоса був значно вищим в порівнянні з усіма іншими обробками при дозі 150 кг/га. Дуже тісний зв'язок між хлорофілом і вмістом азоту спостерігався в дослідженнях багатьох дослідників (Evans, 1983; Filed and Moony, 1986; Amaliotis et al., 2004) [5].
Кореляція між значеннями різних портативних датчиків вимірювання хлорофілу і вміст азоту в посівах пшениці. Для обох N-тестерів виявлена хороша кореляція для визначення хлорофілу на всіх фазах росту. Для вимірювання вмісту хлорофілу, обидва N-тестера показали хорошу кореляцію з діапазоном значень коефіцієнта Пірсона 0,847–0,917 для CCМ і від 0,698 до 0,930 для YARA на всіх фазах росту рослини.
Зв'язок показань N-тестера ССМ200plus і YARA з відсотковим вмістом лабораторних досліджень вмісту азоту і хлорофілу носить лінійний характер у фазі кущіння, зародження і появи колосів з коефіцієнтом детермінації 0,883; 0,752; 0,772 відповідно. Ця кореляція була визначена за формулою, розробленою Пірсоном (Petz,. 1985).
Проведення польового обстеження з допомогою N-тестера ССМ-200plus
Особливість методу вимірювання хлорофілу за допомогою N-тестера полягає в тому, щоб внести азотні добрива при посіві в максимальній кількості, але в такій, щоб в період всього процесу зростання культур додаткове внесення азотних добрив не було потрібно. Показники N-тестера, взяті як з контрольної ділянки, так і з основної частини поля, повинні відповідати одному сорту/гібриду культури, однаковій фазі росту і бути зібраними по всьому полю.
Таким чином, ми намагаємося зберегти всі фактори, за винятком кількості азоту.
Результати цього розрахунку в так званому індексі достатності N (NSI).
За іншого типу вимірювання, повторні спостереження покажуть варіацію показань. Така варіація, обчислена за допомогою традиційних методів визначення концентрації азоту в листках, зазвичай коливається від 3 до 6%. Отже, ймовірно, недоцільно розглядати добавки азоту внесенням добрив поки ви не переконаєтеся, що недолік дійсно існує. Дослід показав, що NSI нижче 95% вказує на дефіцит азоту, який слід виправити або це може привести до зниження врожайності (D.D. Francis and W.P. Piekielek) [6].
План регулювання азоту на основі розрахунків N-тестерів
Якщо на ранніх етапах визначити кількість азоту та вчасно його скорегувати це однозначно вплине на кінцевий результат (D.D. Francis and W.P. Piekielek)[6]. N-тестери на ранніх фазах розвитку визначають рівень хлорофілу. Якщо, наприклад кукурудза, піддавалася нестачі азоту до фази шостого листка, розмір качана і кількість рядів і зерен можуть сильно постраждати і надалі привести до необоротного ефекту, і результат буде неможливо виправити навіть більш пізнім внесенням добрив. На практиці виробники вносять від 50 до 75% рекомендованої кількості азотних добрив перед посівом або в ранній період. Якщо виникає потреба в додатковому внесенні азоту (Наприклад, NSI знаходиться на рівні нижче 95%) слід додатково внести 25-50 кг азоту на 1 га шляхом фертигації або аплікаторами на глибину 15-18 см.
Рекомендації по азотних добривах. Коли і як проводити вимірювання
Під час досіджень в Пенсільванії (США) на кукурудзі показали, що вимірювання хлорофілу за допомогою N-тестера, можуть бути використані в якості індикатора для визначення кількості внесення азотних добрив, рекомендованих для кукурудзи. Досліджувалася кукурудза, яка не отримувала азотних добрив до або під час посіву, за винятком звичайного старту (близько 120-150 кг на 1 га всіх стартових добрив). Фактичні дані вимірювалися N-тестером незадовго до часу, потрібного для внесення добрива[5] .
Показання можна знімати вже з фази 5-6-го листа, але результати будуть більш точні у фазу 7-8-го листа.
Швидкий спосіб калібрування N-тестера для різних сортів, гібридів, культур заснований на тому, що концентрація хлорофілу не може бути вище максимального значення для кожної культури і умов вирощування. Вимірювання проводять, зазвичай, з фази кущення у пшениці чи 5 листка у кукурудзи, та приблизно на середині листа. Потім ці значення N-тестера порівнюються з показаннями на контрольній ділянці. Результат показує, чи потребує поле внесення азотних добрив і яка необхідна їх кількість[6].
