Азотные удобрения из воздуха
Добавил пользователь Morpheus Обновлено: 18.09.2024
Азот наряду с фосфором и калием относится к числу макроэлементов, самых важных для роста и развития растений. Азотные удобрения в различных количествах применяются на любых почвах и практически весь сезон до осени.
Прежде всего растения получают азот из почвы: почвенные микроорганизмы переводят органический азот в доступные для растений формы (т. н. процесс минерализации). В зависимости от типа почвы содержание азота может сильно отличаться. Хорошо обеспечены азотом черноземы, крайне бедны - легкие песчаные и супесчаные почвы.
Меньшая часть азота поступает из атмосферы с осадками, а также из воздуха, с помощью азотофиксирующих бактерий, водорослей и грибков.
Роль азотных удобрений в жизни растений
Азот входит в состав белков, нуклеиновых кислот, ферментов и других органических соединений, которые играют важнейшую роль в построении клеток. Азот содержится и в хлорофилле, с помощью которого растения усваивают солнечную энергию.
Таким образом достаточное количество азота помогает растениям адаптироваться весной к новому жизненному циклу, сформировать вегетативную массу, повышает устойчивость к вредителям и болезням, урожайность и качество плодов.
К чему приводит недостаток азота у растений
При недостатке азота рост и развитие растений тормозятся, они слабо цветут, плохо завязывают плоды.
Признаки недостатка азота: листья мельчают, желтеют и подсыхают по краям. Старые листья желтеют раньше и сильнее молодых.
Чувствительны к недостатку азота: все растения в период выращивания рассадой, газонные злаки, тыквенные культуры (кабачки, огруцы, дыни, арбузы), малина. Сильнее всего растения нуждаются в азоте весной, после пробуждения.
В то же время не следует перекармливать растения, при избытке азота они "жируют", т. е. наращивают много вегетативной массы в ущерб цветению.
Сроки и нормы внесения азотных удобрений
Азотные удобрения вносят, начиная с весны, при наступлении первых теплых дней (в середине апреля). Большинство азотных удобрений легко вымывается из почвы, поэтому применение их ранней весной нерационально. Осенью азот из подкормок исключают, иначе растения останутся зимовать с молодыми невызревшими побегами.
Первая подкормка (апрель): 100-150 г азота на приствольный круг. Норма указана по действующему веществу: таким образом, мочевину вносят 200 г (содержит 45-46% действующего вещества), аммиачную селитру - 250-300 г (содержит 30-34% действующего вещества).
Вторая подкормка (середина мая): вносится под плодовые деревья и кустарники, декоративные можно не подкармливать; 50-100 г (по действующему веществу) азота на приствольный круг.
Третья подкормка (2-ая декада июня): аналогично второй, вносится для сохранения завязей.
Начиная с июля подкармливать азотом растения не рекомендуют: в противном случае они не успеют подготовиться к зиме.
Нормы указаны для деревьев, для кустарников норму уменьшают в 2-3 раза, для вересковых и хвойных - вносят 1/8 от приведенных норм. Для внекорневых подкормок концентрацию уменьшают в 2-3 раза; лучше использовать мочевину, т.к. она не обжигает листья - 5–10 г на 1 л воды.
Виды азотных удобрений
По форме содержания азота удобрения принято делить на 3 группы: аммиачные, нитратные и амидные. Азот в аммонийной форме лучше усваивается растениями и не накапливается в плодах, в отличие от азота в нитратной форме. Также существуют удобрения, содержащие азот одновременно в аммиачной и нитратной форме (аммиачная селитра).
В аммиачных удобрениях (сульфат аммония, хлористый аммоний) азот содержится в форме аммиака с добавлением минеральной кислоты.
Сульфат аммония (сернокислый аммоний) содержит около 20,5% азота и серу, особенно подходит для песчаных почв. Сульфат аммония в отличие от других азотных удобрений (например, аммиачной селитры и мочевины) лучше закрепляется в почве, устойчив к вымыванию, не улетучивается, хорошо хранится, не слеживается. Сульфат аммония подкисляет почву, поэтому его хорошо вносить под растения, предпочитающие кислую среду - верески, рододендроны, клюква, голубика, либо добавлять нейтрализаторы - мел, известь, доломит.
Нитратные удобрения (натриевая селитра, калийная селитра, кальциевая селитра) содержат соли азотной кислоты (нитратная форма). В отличие от аммиачных нитратные удобрения содержат относительно небольшой процент азота - около 15-16 %. Нитратные удобрения не подкисляют почву, поэтому их можно использовать на любых почвах (в том числе кислых). Из недостатков следует отметить следующие: требовательность к условиям хранения - нитратные удобрения необходимо хранить в сухом месте в плотно закрытых влагонепроницаемых контейнерах или мешках и подвижность - нитратные удобрения легко вымываются из почвы, поэтому вносить их нужно, когда опасность снеготаяния миновала.
Калийная селитра применяется особенно широко, т. к. благодаря содержанию калия это азотное удобрения улучшает качество плодов. За счет малого количества азота (13%) и содержания калия (44%), калийную селитру рекомендуется применять во время образования завязей.
Амидные удобрения содержат азот в аммидной форме. Среди них больше всего распространена мочевина (карбамид). Это самое концентрированное из азотных удобрений: в чистой мочевине содержится порядка 46,2% азота, поэтому в случае нехватки азота и в качестве азотной подкормки мочевину применяют чаще всего. Мочевина хорошо растворяется в воде, устойчива к вымыванию, при внекорневых подкормках в отличие от амиачной селитры не обжигает листья. Недостаток мочевины в том, что она подкисляет почву. С другими удобрениями мочевину смешивают только в том случае, если они сухие, и лишь перед рассевом, так как он увеличивает гигроскопичность смеси. Нельзя смешивать карбамид с простым суперфосфатом, известью, доломитом и мелом. На открытом воздухе аммиак испаряется. Чтобы избежать его потерь, удобрение следует заделывать в почву на глубину не менее 3–4 см. Хранят мочевину в сухом месте, так как она хорошо впитывает влагу.
Аммиачная селитра - аммиачно-нитратное удобрение, содержит азот в обоих формах, около 34-35%. Наряду с мочевиной - одно из самых распространенных азотных удобрений. Аммиачная селитра подкисляет почву, поэтому при кислых почвах следует добавлять нейтрализаторы. На переувлажненных почвах и при обильном поливе может вымываться. Кроме того аммиачная селитра слеживается, уязвима к сырости, поэтому её хранят только в сухой герметичной таре. Как и мочевина, аммиачная селитра применяется для профилактики болезней и защиты от вредителей.
Комплексные азотосодержащие удобрения
Так как растения нуждаются не только в азоте, но и в других питательных веществах (фосфор, калий, микроэлементы), уместно применять комплексные удобрения. Другой вариант - вносить азот, фосфор и калий отдельными удобрениями.
Аммофос. Сложное водорастворимое фосфорно-азотное удобрение (фосфор - 50%, азот - 12%), где оба элемента содержатся в легко усваиваемой форме. Нитроаммофос: азотно-фосфорное удобрение (фосфора - 11-24 % и азот - 16—23 %), подходит для применения на почвах с нормальным или повышенным содержанием калия. Наиболее отзывчивы на внесение аммофоса картофель, виноград и свекла.
Диаммофос (гидрофосфат аммония, диаммонийфосфат). Фосфорно-азотное удобрение (фосфор - 46-50%, азот - 18%). Диаммофос снижает кислотность почвы, используют в качестве припосевного удобрения под большинство овощных культур.
Азофоска (нитроаммофоска). Сложное азотно-фосфорно-калийное удобрение (содержание азота, фосфора и калия примерно равное) - одно из самых эффективных минеральных удобрений, где фосфор находится в водорастворимой форме. Нитроаммофоску можно использовать как универсальное удобрение на любом типе почв. Применяется для допосевного и посадочного внесения, а также для подкормок.
Органические азотные удобрения
Производство азотных удобрений – одна из ведущих отраслей сельского хозяйства и химической промышленности России. Это обусловлено не только востребованностью подкормок данного вида, но и относительной дешевизной процесса. Кроме того, азот является приоритетным макроэлементом, обеспечивающим нормальный рост и развитие растительного организма, то есть, внесение азотных удобрений (как и их производство) можно считать первостепенной фермерской задачей.
Роль азота в жизни растений
В случае недостатка азота можно наблюдать следующие симптомы:
- замедление роста – вплоть до полной остановки;
- бледность листьев;
- появление светлых пятен;
- пожелтение листьев;
- мелкоплодие и осыпание плодов.
Острое азотное голодание способно привести к:
-
непереносимости низкой температуры в зимний период и, как следствие, отсутствию урожая в последующие сезоны;
-
угнетению иммунной системы растений;
-
наиболее ослабленных побегов и культуры в целом. Именно поэтому не стоит затягивать с внесением подкормки в случае проявления признаков недостаточного содержания азота в почве.
Азотные удобрения, наиболее часто применяемые в сельском хозяйстве
Аммиачная селитра – характеризуется высоким содержанием азота (до 36%), может использоваться не только для основного внесения, но и в качестве разовых подкормок, эффективна на слабоувлажненных почвах и практически бесполезна на песчаных грунтах, требует безоговорочного соблюдения правил хранения.
Сульфат аммония – удобрение со средним содержанием азота (до 20%), идеально подходит для основного внесения, поскольку хорошо закрепляется в почве, к условиям хранения не требовательно.
Карбамид (мочевина) – содержание азота достигает 48%, обеспечивает качественные результаты в сочетании с органическими удобрениями, подходит для внекорневой подкормки.
Кальциевая селитра – щелочное удобрение, хорошо подходящее для нечерноземной почвы.
Органические азотные удобрения (навоз, птичий помет, торф, компост) применяются весьма активно, однако низкий процент содержания азота и необходимость большого количества времени для его минерализации – существенно снижают эффективность данных удобрений. Плюсом же является низкая себестоимость.
Технология производства азотных удобрений
На сегодняшний день приоритеты несколько изменились и основным сырьем для удобрений все больше выступает не коксовый, а природный газ. Так что современные производители удобрений дислоцируются вблизи магистральных газопроводов. Также производство азотных удобрений было успешно налажено на основе использования отходов нефтепереработки.
Технология производства азотных удобрений в химической промышленности не считается сложной, однако для обывателя ее нюансы понятны далеко не всегда. Если максимально упростить детали процесса, то выглядеть все будет примерно так: через генератор с горящим коксом пропускается поток воздуха, полученный в результате азот смешивается с водородом в определенной пропорции (при этом крайне важны значения давления и температуры), что дает на выходе необходимый в производстве удобрений аммиак.
Дальнейшие детали процесса привязаны к конкретному виду удобрения: изготовление нитрата аммония (аммиачной селитры) основано на нейтрализации азотной кислоты аммиаком, производство карбамида (мочевины) подразумевает взаимодействие аммиака с углекислым газом при определенной температуре и давлении, сульфат аммония образуется при пропускании аммиачного газа через раствор серной кислоты.
Агрохимикаты , статья из раздела: Питательные элементы
Азот – один из самых необходимых для растений химический элемент. Присутствует повсеместно в свободном или связанном состоянии. Азотные удобрения выпускаются в различных формах и применяются для основного и предпосевного внесения – как поверхностного, так и на подкормку. Только 1 % азота почвы находится в легко усваиваемых растениями минеральных формах, поэтому применение азотных удобрений – важное условие для сохранения и повышения плодородности сельскохозяйственных земель.
Содержание:
Многие известные научные открытия были сделаны двумя учеными, которые работали независимо друг от друга, и такие случаи довольно многочисленны. Однако в том, что касается открытия элемента азота, приоритет пришлось отдавать одному из трех известных химиков. Все они выделили азот из воздуха, используя немного различающиеся методики получения, и сделали это практически в одно и то же время, в конце XVIII века.
Известный ученый и был прав, и ошибался одновременно. Пусть газообразный азот и не поддерживает дыхания, однако он образует множество органических веществ, из которых построены компоненты живых клеток, в первую очередь, молекулы белка. Это определяет абсолютную незаменимость азота для жизни на Земле и делает его одним из главных макроэлементов живой клетки, наряду с кислородом, водородом и углеродом. [7]
Физические и химические свойства
Азот – химический элемент V группы системы Менделеева. Атомный номер – 7, атомная масса – 14,0067. Природный азот составлен из двух стабильных изотопов. [6]
Азот – бесцветный газ, не имеющий запаха.
- Температура кипения – 195,80 °С,
- Температура плавления – 210,00 °С.
В воде малорастворим, легче воздуха. Молекулярный азот химически малоактивен. При комнатной температуре взаимодействует только с литием. При нагревании реагирует с кальцием, магнием, титаном. Реакция взаимодействия с водородом проходит под воздействием высоких температур, высокого давления и в присутствии катализатора, с кислородом – при температуре 3000–4000°С.
Наибольшее значение из соединений с водородом имеет аммиак – газ без цвета с характерным запахом нашатырного спирта.
С кислородом азот образует ряд оксидов: закись азота N2O, окись азота NO, диоксид азота NO2, азотистый ангидрид N2O3. [3]
Содержание в природе
Общее содержание азота в литосфере 1 х 10 -2 % по массе. Наибольшая часть данного химического элемента находится в атмосфере в свободном состоянии. Он является главной составной частью воздуха. В атмосфере земли азот составляет 75,6 % по массе и 78,09 % по объему.
В связанном состоянии азот встречается повсеместно: в воздухе, водах рек, океанов и морей. В земной коре образует три основных типа минералов, отличающихся входящими в их состав ионами, – CN - , NO3 - и NH4 + .
Крупные залежи натриевой селитры NaNO3 находятся в Чили на берегу Тихого океана. Это единственное в мире крупное месторождение, содержащее неорганическое соединение азота.
Элемент входит в состав всех живых организмов. Его содержание обнаруживается в каменном угле (1,0–2,5 %), нефти (0,2–1,7 %). Азот не поддерживает дыхание и горение, однако значение азота в жизнедеятельности растений и животных огромно. В белках его содержится до 17 %. Более того, без азотной составляющей белки не существуют. [3]
Круговорот азота в природе
Содержание азота в различных типах почв
На долю органических соединений – белков, аминов, амидов, аминокислот и прочих – приходится 93–95 % почвенного азота. Однако органический азот практически недоступен растениям и становится усваиваемым ими только после минерализации.
Минеральный азот, входящий в состав нитратных и аммиачных форм, накапливается в почве в результате процессов аммонификации и нитрификации, которые осуществляют различные группы микроорганизмов.
Разложение азотистых органических соединений в различных типах почв проходит по единой схеме:
белки → гуминовые вещества → аминокислоты → амиды → аммиак → нитриты → нитраты
Скорость минерализации основного запасного фонда азота – органических веществ почвы – зависит от многих факторов: влажности почвы, температурного режима, кислотности, характера органического вещества. Поэтому количество образующихся минеральных форм азота постоянно пребывает в динамичном состоянии. Максимальное количество накапливается в весенний период, наиболее благоприятный по режиму температуры и влажности для нитрификации. Однако нитраты – подвижные соединения, и они могут вымываться из почвы или подвергаться биологической денитрификации (образованию газообразных форм). В результате почва теряет часть азота.
Валовое содержание азота в почве сильно варьирует и зависит от типа почвы, гранулометрического состава, запасов органики, режима увлажнения и степени окультуренности почвы.
Содержание общего азота тем больше, чем больше содержание гумуса. Кроме того, содержание доступного элемента значительно возрастает при окультуривании почвы.
Дерново-подзолистые почвы
содержат 0,1–0,16 % азота. Количество минеральных соединений (обменно-поглощенного аммония и нитратов) мало – оно не превышает 1–3 % общего содержания данного элемента.
Содержание и запасы азота в метровом слое данных почв суглинистого состава в 2–2,5 раза больше, чем в песчаных. Кроме того, содержание азота снижается в нижележащих горизонтах.
Содержание и запасы азота в дерново-подзолистых почвах, согласно данным: [2]
26.11.2020
Азот – один из самых распространенных элементов на земле. Поскольку воздух на 78% состоит из этого газа, его часто называют главным элементом жизни.
Значение азота в природе
Азот встречается не только в газообразной форме. Это строительный материал, из которого состоят клетки растений. Он входит в состав протеинов, хлорофилла, ДНК, аминокислот. Без азота невозможен процесс фотосинтеза и обмена веществ. Поэтому он является ключевым элементом для нормального развития растений.
Азот в растении не находится статично в каком-то одном месте. Он перемещается в те его части, где необходим больше всего. При отмирании старых листьев, азот переходит в более молодые.
Недостаток этого элемента приводит к пожелтению и опаданию листвы. Сильное азотное голодание может привести к гибели растения. Хотя диагностировать эту проблему не сложно, важно сделать это как можно быстрее. Ведь нехватка азота способна значительно замедлить вегетативное развитие растения, нарушить формирование соцветий или плодов, а впоследствии заметно снизить урожай. По оценкам специалистов, азотное голодание может сократить урожайность примерно на 30%.
Как растения могут испытывать нехватку азота, если он находится в воздухе вокруг них? Дело в том, что растения не могут усваивать азот непосредственно из атмосферы (кроме бобовых культур). Поэтому, чтобы восполнить его нехватку, приходится вносить специальные удобрения. При этом необходимо рассчитать, сколько азота понадобится растению во время каждой фазы роста, учесть тип и кислотность грунта, оптимальный способ и период внесения питательных веществ. Если ошибиться в этих расчетах, можно потратить азотные удобрения впустую, так как растение не сможет их усвоить должным образом.
Самые распространенные формы азота
Главную роль в процессе усвоения азота играет корневая система растения. Самые доступные для нее формы – аммоний (NH4), нитраты (NO3) и нитриты (NO2).
Наличие разных форм азота удобно для управления азотным питанием растений. Так, для внесения срочной подкормки используется нитратный азот, а для подкормки, которая подействует позже, – аммонийный азот. Он начинает превращаться в нитраты примерно через месяц-полтора после внесения.
К примеру, озимую пшеницу подкармливают ранней весной с помощью нитратных форм азота. А вот под кукурузу предварительно вносят аммиачную форму азота. Ей важно получить азот во время фазы 3-4 листа. Чтобы азот не вымылся из почвы раньше времени, удобрения вносят вместе с ингибиторами уреазы, которые дополнительно замедляют процесс усвоения аммония.
Потери азота в почве
Кроме удобрений, азот попадает в почву с навозом и отмирающими растениями. Это медленно разлагающийся азот, который частично улетучивается, превращаясь в газообразную форму (аммиак).
Еще один источник аммония (NH4) – это карбамид, также называемый мочевиной. Он быстро вступает в реакцию с водой, превращаясь в NH4. При внесении карбамида важно, чтобы аммоний удержался частичками почвы. Для этого после его внесения производится обработка грунта. Если этого не сделать, аммоний в скором времени преобразуется в аммиак и улетучится в атмосферу.
Внесение удобрений возможно не только весной, но и осенью. При снижении температуры до +5°C, микроорганизмы останавливают активную деятельность, в результате чего аммоний остается в неизменной форме до весны, избегая потерь.
Другой процесс, приводящий к потерям азота, называется выщелачиванием. Во время выщелачивания нитраты растворяются в воде и уходят вместе с ней в более глубокие слои почвы. Чем лучше почва поглощает воду, тем быстрее происходит выщелачивание. Поэтому на песчаных почвах потери нитратов больше, чем на глинистых.
Чтобы решить эту проблему, на почвах, которые легко пропускают воду, внесение азотных удобрений необходимо осуществлять перед самым посевом или в период активного роста растений, отдавая предпочтение внекорневой подкормке. Иначе выпадение обильных осадков на таких почвах может свести на нет все усилия по внесению своевременной подкормки, вымывая внесенные удобрения.
Кроме того, азот потребляется бактериями и микроорганизмами. Так, аэробные бактерии в процессе своей жизнедеятельности утилизируют кислород из нитрата NO3, преобразовывая азот в газообразную форму, которая быстро улетучивается в атмосферу. Этот процесс называется денитрификацией.
Особенности потребления азота растениями
Азот поглощается растением не только через корни, но и через листья. При этом основная часть питательных элементов все же усваивается через корневую систему, а внекорневая подкормка является скорее вспомогательным способом внесения азота.
Корни растений поглощают азот в виде аммония (NH4) и нитрата (NO3). То, в какой форме азот дойдет до растения, зависит от почвы: ее кислотности, способности пропускать воду, живущих в ней микроорганизмов. К примеру, при большом количестве аэробных бактерий, растения будут поглощать больше аммония. А деятельность нитрифицирующих бактерий, наоборот, приводит к большему содержанию нитратов. При низкой температуре азот может быть поглощен растениями даже в виде мочевины.
Разные культуры отдают предпочтение разным формам азота. К примеру, рис больше потребляет аммоний (NH4). Рапс и соя более требовательны к наличию серы, которая является синергистом азота. Поэтому, чтобы азот лучше усваивался этими культурами, необходимо больше внимания уделять содержанию в почве серы и при необходимости вносить ее дополнительно (например, в виде листовых подкормок сульфатом магния). А вот зерновые с одинаковым удовольствием поглощают все формы азота.
Зависимость растения от азота проявляется не сразу, а в период активного роста. К примеру, первичная корневая система пшеницы развивается за счет питательных веществ самого зерна. А вот через месяц, когда появляется вторичная корневая система, значение азота возрастает.
Если этот период сопровождается низкими температурами или засухой, растение испытывает сильный стресс, скорость его роста замедляется. Даже при достаточном количестве азота в почве, он не усваивается должным образом через корневую систему. Например, это явление заметно в период ночных похолоданий. В таком случае может понадобиться применение внекорневой (листовой) подкормки.
Азот, внесенный этим способом, впитывается листьями намного быстрее, чем при корневой подкормке. Но количество питательных элементов, которые растение может усвоить таким образом, ограниченно.
Чаще всего листовая подкормка проводится с помощью раствора карбамида. Мочевина не вызывает у растений стресса. При умеренном внесении она не вредит листьям, но при повышенных дозах могут быть ожоги, поэтому с карбамидом в таких случаях необходимо вносить сульфат магния. Также азот повышает качество семян, увеличивая в них содержание белков и клейковины.
Внесение карбамида часто сочетают с обработкой пестицидами, с подкормкой другими полезными элементами, например, серой и магнием. По сути, любая обработка растений может сочетаться с подкормкой мочевиной – достаточно добавить карбамид в рабочий раствор. Это снизит стресс, получаемый растением от химикатов, и увеличит пропускные свойства листьев, усиливая эффективность вносимых компонентов баковой смеси.
Именно дробное внесение азота является приоритетным и окажет наиболее ощутимый положительный эффект. Небольшие дозы азота, внесенные в ключевые фазы роста растения, обеспечат высокий урожай и минимизируют потери азота. На следующей схеме показано правильное распределение внесение азота для озимой пшеницы:
Для получения оптимального количества урожая важно правильно подобрать форму внесения удобрения. К примеру, вместо разбрасывания карбамида ранней весной, для озимой пшеницы более эффективной является внекорневая подкормка с помощью селитры или КАС.
Кроме формы внесения, важную роль играет правильно подобранный период времени. Основная цель – уловить время, когда растение возобновит весеннюю вегетацию и еще не начнет испытывать азотное голодание. Следование этому совету сведет к минимуму потери питательных веществ.
Если говорить о пшенице, внесение азота обязательно должно проводиться в фазе кущения.
Альтернативные источники азота
Внесение азотных удобрений – важная, но не дешевая процедура. Поэтому многие фермеры ищут альтернативные источники азота. Самый известный из таких способов – использование в севообороте бобовых культур.
В клубеньках, образующихся на корнях бобовых растений, обитают симбиотические азотфиксирующие бактерии. Эти микроорганизмы обладают уникальной способностью связывать молекулы азота из воздуха, используя их для образования аммиака и нитритов. Таким образом, они на 70-80% обеспечивают бобовые культуры необходимым азотом. После сбора урожая весь азот, который содержался в клубеньках, остается в почве, обогащая ее. Например, горох и соя оставляют после себя 50-90 кг азота на один гектар, и таким образом можно получить азотные удобрения буквально из воздуха.
В качестве удобрений можно и нужно использовать растительные остатки выращиваемых культур и отходы животного происхождения, если такие имеются в хозяйстве. Чем больше разнообразие используемых органических удобрений, тем лучше. Минерализуясь, они высвобождают питательные элементы, а также увеличивают содержание полезной микрофлоры в почве.
Читайте также: