Весняне підживлення озимих напряму впливає на врожайність і економіку господарства. Після перезимівлі посіви часто мають нерівномірний розвиток і різний рівень азотного забезпечення, що робить традиційне рівномірне внесення добрив неефективним.
У цій статті ми розглянемо фізіологію весняного азотного голодування, можливості мультиспектральної діагностики з агродронів, створення карт-завдань та економічну доцільність диференційованого внесення, яке дозволяє зменшити витрати на 10–30% і отримати приріст урожайності 0,3–1,7 т/га.
Стратегія весняного підживлення озимих
• Густота
• Фаза розвитку
• Коефіцієнт кущення (пшениця)
• Діаметр кореневої шийки (ріпак)
• Об’єм вегетативної маси
• Наявність дефіциту елементів живлення
• Рівномірність стану розвитку посіву в межах поля
Маючи якісні дані з осені та актуалізувавши наявну ситуацію навесні, можна точно вирахувати потребу у весняному підживленні, спланувати необхідну кількість, оптимальні норми і терміни внесення добрив та здійснити підживлення озимих максимально якісно.
Саме у період після перезимівлі (фази розвитку BBCH 20–30 для озимої пшениці та BBCH 25–35 для озимого ріпаку) закладається потенціал майбутнього врожаю, формуються генеративні органи, відновлюється робота кореневої системи та стабілізується гормональний стан рослин. Водночас, навесні характерне найбільш нерівномірне забезпечення та засвоєння рослин азотом, що є наслідком пошкоджень морозом, льодовою кіркою, утвореними водоймами на поверхні ґрунту та строкатості вмісту доступного азоту в поверхневому шарі.
Польові дослідження Kansas State University (2021–2023), Humboldt University Berlin (2018–2024), Zhejiang Agricultural University (2020–2024) показують, що до 40–65% площ озимих культур навесні мають різний рівень постстресового ушкодження, яке не можна коректно компенсувати сталою нормою добрив.
Саме тому за 2020–2025 роки у провідних аграрних країнах світу стрімко зріс інтерес до диференційованого внесення добрив (Variable Rate Application, VRA) на основі мультиспектрального моніторингу та агродронів. На відміну від колісної техніки, агродрони:
• працюють по мерзлоталому ґрунту без ризику ущільнення та пошкодження рослин
• можуть «зайти» в поле на 10–14 днів раніше
• не залежать від рельєфу та локальних озер на поверхні ґрунту
Завдяки агродронам можливо здійснювати диференціювання норм внесення на основі NDVI, NDRE, OSAVI та CI RedEdge, отриманих з мультиспектральних камер, зокрема на DJI Mavic 3M.
Нове покоління агродронів, таких як DJI AGRAS T50 та Т100, забезпечує високоточне внесення як гранульованих добрив, так і рідких добрив (КАС і т.п.) зі стабільною продуктивністю, що дозволяє реалізувати зональні (диференційні) норми, сформовані з урахуванням реального стану рослин та їх потреб.
Фенологія озимої пшениці та ріпаку після зимівлі
Весняний період розвитку озимих культур є центральним у формуванні потенційної врожайності. Саме після перезимівлі проявляються:
• Неоднорідність стану посівів,
• Різний рівень живлення,
• Різниця у густоті,
• Локальні пошкодження,
• Зони з різною швидкістю відновлення росту.
Для побудови точних моделей диференційованого внесення добрив агродронами необхідно почати з детального розуміння фенології озимої пшениці та ріпаку.
Фенологія озимої пшениці після зими
Після фаз осінньої вегетації (BBCH 11–25), озима пшениця входить у період спокою. Зимові температури, чергування морозів і відлиг, окремі періоди дефіциту кисню під льодовою кіркою, можуть по-різному впливати на геозони одного й того самого поля — саме тому весняні посіви досить часто є «строкатими».
Весняні фази розвитку (BBCH):
• BBCH 20–25 — відновлення вегетації, активізація кореневої системи;
• BBCH 25–29 — формування кількості пагонів, диференціація апікальних меристем;
• BBCH 30–32 — початок стеблування, формування ‘бульби майбутнього колоса;
• BBCH 32–37 — активне стеблування, визначення кількості квіток у колосі.
Період BBCH 25–32 є найбільш чутливим до дефіциту азоту.
Саме на цьому етапі пшениця визначає кількість продуктивних пагонів і потенціал врожаю.
Наукові роботи (Wheat Physiology Group, University of Nebraska, 2019–2023.) показують, що різниця у забезпеченні рослин азотом у цей період може змінювати кінцеву врожайність на 35–55%.
Фенологія озимого ріпаку після зими
Озимий ріпак має складний механізм реакції на зимові стреси. Його точка росту знаходиться низько над поверхнею ґрунту, і тому він часто переживає:
• Підмерзання шийки,
• Пошкодження меристеми льодом,
• Надмірне накопичення води у між кореневій зоні,
• Вилягання розеток,
• Грибні інфекції через ослаблення рослин.
Весняні фенологічні фази ріпаку (BBCH):
• BBCH 20–25 — первинне відновлення вегетації, коренева ремобілізація;
• BBCH 25–30 — ріст листків, швидке споживання N;
• BBCH 30–35 — видовження стебла, закладання бічних гілок;
• BBCH 35–50 — формування генеративних органів.
Ріпак навесні поглинає до 70% потреби в азоті за весь вегетаційний цикл (дані Yara International, 2020–2024). Це робить його винятково чутливим до дефіциту N у березні–квітні.
Модельні дослідження (RAPESEED-SALUS, ETH Zurich, 2022) свідчать: внесення добрива без диференціації призводить до перегодовування сильних рослин і недогодовування слабких ділянок, що зменшує потенційний урожай на 0.5–1.2 т/га.
Вплив зимових стресів на строкатість посівів
Після відлиг, льодової кірки та температур нижче 15…20 градусів (як цієї зими) поле стає неоднорідним. Основні типи строкатості:
1. Зони з ослабленою кореневою системою
Коренева маса зменшується на 25–60%, рослина не здатна сама забезпечити себе азотом в оптимальній мірі.
2. Плями вимокання та застою води
Дефіцит кисню призводить до відмирання коренів та дефіциту азоту навіть при достатній нормі добрива.
3. Мікрорельєфні перепади
Зниження місцевого рН, накопичення амонію, місцями — вимивання нітратного азоту.
4. Постстресова біохімія рослини
В період стресу у рослин активуються процеси антиоксидантного захисту, деградації білків та уповільнення синтезу хлорофілу.
Це знижує індекси NDVI/NDRE, і саме тому мультиспектральна аналітика є ідеальним інструментом для картування таких процесів.
Відновлення вегетації: динаміка азоту та роль мікроклімату
Фаза весняного старту вегетації є критичною не лише через накопичений стрес зимівлі, а й через інтенсивні зміни в мікрокліматичних умовах поля. Упродовж 10–14 днів після відновлення активної вегетації озима пшениця та озимий ріпак переживають один із найвищих піків потреби в азоті за весь цикл.
Фактори, що визначають динаміку живлення:
1. Температурні коливання
Діапазон +3…+8 °C вважається оптимальним для відновлення кореневої діяльності.
Підвищення до +10…+12 °C різко активує:
• транспорт амонію/нітратів,
• відновлення хлорофілу,
• фотосинтетичну активність,
• збільшення індексів NDVI та NDRE.
2. Статус кореневої системи після зимівлі
Поверхневе відмирання корінців, спричинене льодовою кіркою або тривалим перезволоженням, призводить до:
• локальної втрати азоту на 15–25%,
• утворення зон «азотних ям»,
• різкої строкатості NDVI на ранніх знімках.
3. Нітрифікація у весняному ґрунті
Процес відновлюється практично за 24–48 годин після появи позитивних температур.
Це означає, що:
• динаміка азотних форм сильно залежить від температури,
• внесення добрив на мерзлоталому ґрунті дає перевагу в часі,
• дрони можуть забезпечити «вікно точності» у 12–48 годин, чого традиційна техніка не завжди може виконати.
Мультиспектральна аналітика
Давайте дізнаємось чому навесні NDRE точніше за NDVI показує рівень дефіциту азоту
NDVI = (NIR – Red) / (NIR + Red)
NDRE = (NIR – RedEdge) / (NIR + RedEdge)
RedEdge має більшу чутливість до хлорофілу.
Це робить NDRE:
• більш чутливим до раннього дефіциту N,
• менш залежним від освітлення,
• точнішим при нерівномірності посівів,
• ефективнішим при низькій біомасі.
У роботах University of Queensland (2020–2023) на 53 дослідних ділянках встановлено:
• Кореляція NDRE з вмістом хлорофілу — 0.81
• Кореляція NDVI з вмістом хлорофілу — 0.56
Табл. 1. Інтерпретація мультиспектральних індексів
Як вищесказане виглядає на місцевості відображено далі.
NDRE знімок поля з пшеницею озимою після перезимівлі (10 березня)
Цей самий NDRE знімок в контрастних кольорах
NDVI знімок поля з пшеницею озимою після перезимівлі (10 березня)
Цей самий NDVI знімок в контрастних кольорах
Як бачимо NDRE передає нерівномірність стану вегетативної маси дійсно більш деталізовано, ніж всім звичний NDVI.
NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)
NDVI = (NIR – Red) / (NIR + Red)
• Чутливий до біомаси та загальної фотосинтетичної активності,
• Навесні часто не достатньо деталізований, особливо при низькому активності рослин,
• Використовується для визначення зон високого та низького росту, але не завжди відображає дефіцит азоту на ранніх етапах.
NDRE (Normalized Difference Red Edge Index)
NDRE = (NIR – RedEdge) / (NIR + RedEdge)
• Чутливий до концентрації хлорофілу,
• Критично точний при ранньому азотному голодуванні після зимівлі,
• Виявляє локальні «азотні ями», які NDVI часто маскує.
Робота з DJI Mavic 3M
Для весняного обстеження озимих агродрони повинні мати:
1. RGB камеру – для візуального обстеження.
2. Multispectral Sensor – для мультиспектрального картування:
• NIR (850–900 nm)
• Red (660–680 nm)
• RedEdge (720–740 nm)
• Green (550 nm)
• Blue (480 nm)
Все необхідне для весняного обстеження озимих реалізовано в DJI Mavic 3M.
Приклад розрахунку NDRE на основі Mavic 3M:
NDRE = (NIRband − RedEdgeband) /
(NIRband + RedEdgeband)
де NIRband та RedEdgeband – реальні цифрові значення пікселів.
Створення карт-завдань для диференційованого внесення
Кроки:
1. Створення зображень поля дроном -> 5…10 см/pixel (H = 100…150 м).
2. Обробка зображень у Pix4D/DJI Terra.
3. Розрахунок індексів: NDRE, NDVI у QGIS
4. Кластеризація зон по дефіциту (наприклад, 3–5 кластерів):
• Низький NDRE (NDVI) → збільшена доза N або S
• Середній NDRE (NDVI) → базова норма
• Високий NDRE (NDVI) → зниження або відсутність добрив
5. Експорт карт у формат, сумісний з агродроном:
• DJI AGRAS T30/T50/Т100.
6. Внесення диференційованих норм за допомогою карт-завдань.
Моделі обчислення норм внесення
Для весняного підживлення озимих можна використовувати просту лінійну модель:
Frate = Fbase + K × (NDREopt − NDREzone)
де:
• Frate - норма внесення для зони (кг/га),
• Fbase - базова норма для оптимальної зони,
• NDREopt - індекс здорової рослини,
• NDREzone - середній NDRE у зоні,
• K - коефіцієнт чутливості (зазвичай 50–100 кг/га на одиницю NDRE).
Приклад для озимої пшениці:
Підходи до підживлення озимих азотними добривами
Табл. 2. Середні норми використання основних елементів живлення для формування 1 тонни врожаю та побічної продукції (соломи для пшениці та стебел для ріпаку)
Враховуючи вказані норми, можемо розрахувати загальну потребу підживлення азотними добривами для різного потенціалу урожаю.
Табл. 3. Оптимальні параметри пшениці озимої та загальна потреба азоту в залежності від потенціалу урожаю
Табл. 4. Оптимальні параметри ріпаку озимого та загальна потреба азоту в залежності від потенціалу урожаю
Примітки:
Для пшениці озимої часто застосовують аміачну селітру або КАС-32 через швидку доступність азоту.
Для ріпаку озимого важливо використовувати добрива з вмістом сірки (сульфат амонію, сульфоамофос), оскільки культура має підвищену потребу в цьому елементі.
Таблиця 5. Основні види азотних добрив для весняного підживлення озимої пшениці та ріпаку
Особливості живлення озимої пшениці
Норми внесення:
• Перше внесення (по мерзлоталому): 30–40% від загальної кількості азоту. Рекомендовано використовувати амонійні або амонійно-нітратні добрива(аміачна селітра, карбамід-аміачна суміш),
• Друге внесення (у фазі кущіння): 30–40% від загальної кількості азоту,
• Третє внесення (перед виходом у трубку): 20–30%, залежно від стану рослин.
Рекомендовані добрива:
• Аміачна селітра (NH₄NO₃): універсальне добриво, що швидко діє завдяки поєднанню амонійної та нітратної форм азоту,
• КАС32 (карбамідно-аміачна суміш): рівномірно розподіляється по полю, забезпечуючи поступове живлення,
• Сульфат амонію ((NH₄)₂SO₄): додає сірку, яка покращує ефективність азотного живлення.
Особливості живлення озимого ріпаку
Норми внесення:
• Перше внесення (по мерзлоталому): 40–50% загальної кількості азоту. Внесення забезпечує швидкий старт росту після відновлення вегетації,
• Друге внесення (у фазі формування стебел): 30–40%,
• Третє внесення (у фазі бутонізації): 10–20%, залежно від стану посівів.
Рекомендовані добрива:
• Сульфат амонію: містить сірку, яка є ключовою для синтезу білків та покращення якості насіння,
• КАС32 (карбамідно-аміачна суміш): рівномірно розподіляється по полю, забезпечуючи поступове живлення,
• Аміачна селітра: швидкодійне джерело азоту.
Чому важливо враховувати сірку в системі живлення?
• Сірка є ключовим елементом для підвищення ефективності азотного живлення. Дефіцит сірки призводить до:
• Зниження синтезу амінокислот,
• Погіршення засвоєння азоту,
• Зниження врожайності та якості продукції.
Добрива з вмістом сірки (сульфат амонію, КАС із сіркою) підвищують ефективність азоту, особливо на ґрунтах із низьким вмістом цього елементу
Економіка
Середній приріст урожаю на 1 кг діючої речовини N:
Пшениця озима -> 10–20 кг зерна / 1 кг N
≈ 15 кг зерна / 1 кг N
≈ 150 грн додаткового доходу на 1 кг N
Середня дохідність від весняного підживлення
Ріпак озимий -> 12–25 кг насіння / 1 кг N
≈ 18 кг насіння / 1 кг N
≈ 396 грн додаткового доходу на 1 кг N
Пшениця озима
• Приріст урожайності: +0,6 т/га
• Ціна зерна: 10 000 грн/т
• Норма КАС-32: 200 кг/га (0,2 т)
• Ціна КАС-32: 20 000 грн/т
Додатковий дохід:
• Валова прибавка: 0,6 × 10 000 = 6 000 грн/га
• Витрати на КАС: 0,2 × 20 000 = 4 000 грн/га
• Чистий додатковий дохід: ≈ 2 000 грн/га
Ріпак озимий
• Приріст урожайності: +0,4 т/га
• Ціна ріпаку: 22 000 грн/т
• Норма сульфату амонію: 150 кг/га (0,15 т)
• Ціна: 16 000 грн/т
Додатковий дохід:
• Валова прибавка: 0,4 × 22 000 = 8 800 грн/га
• Витрати на добриво: 0,15 × 16 000 = 2 400 грн/га
• Чистий додатковий дохід: ≈ 6 400 грн/га
Висновок
Весняне підживлення – обов’язкова технологічна операція.
Кожен кілограм азоту у ранньовесняний період має високу маржинальну віддачу, а тому операція є не опціональною, а критично необхідною для будь-якого господарства, яке хоче заробляти, а не виживати (незалежно від масштабу).
Економічна ефективність на 1 га
Пшениця озима
• Чистий дохід: ≈ 2 000 грн/га
Ріпак озимий
• Чистий дохід: ≈ 6 400 грн/га
Це підтверджує, що навіть при помірних прибавках урожаю операція має позитивну економіку.
Ключовим фактором є своєчасність
Весняне підживлення – це не лише питання норми, а перш за все питання 3–5 днів після відновлення вегетації
Запізнення призводить до:
• втрати потенціалу кущення пшениці
• недорозвинення генеративних органів ріпаку
• зниження коефіцієнта використання азоту
• падіння віддачі 1 кг N на 20–40%
Чекати, поки в поле може заїхати колісна техніка після перезволоження – означає втрачати економіку.
Доцільність використання агродронів
Навіть якщо використання агродрона (наприклад, DJI AGRAS T100) має вищу операційну вартість у порівнянні з класичною технікою, економічна логіка залишається очевидною:
Чому?
• Відсутність ущільнення ґрунту
• Немає пошкодження посівів
• Можливість внесення одразу після сходу талої води
• Робота у критичне «вікно ефективності»
Якщо 1 кг N приносить:
• 150 грн на пшениці
• 396 грн на ріпаку
тоді навіть додаткові 300–600 грн/га операційних витрат на дрон повністю перекривають втрати від запізнення внесення.
Загальний висновок
Весняне підживлення озимих культур:
• є обов’язковою технологічною операцією
• має позитивну маржинальність у 100% випадків при грамотному підході
• забезпечує 2 000–6 400 грн чистого доходу з гектара
• особливо ефективне при своєчасному внесенні
• економічно виправдовує застосування навіть більш затратних технологій внесення
