Запас подвижного азота в почве в наибольшей мере снижается при возделывании

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 19.09.2024

К тому же видимые признаки азотного голодания - это уже потеря 30% будущего урожая. Выход из создавшейся ситуации следующий: зная количество азота, которое необходимо для создания желаемого урожая, и то, сколько азота растение потребляет в каждой конкретной фазе, можно предупредить возможное голодание посредством дополнительного внесения азотных удобрений.

Если почвы карбонатные, то бояться подкисления не нужно. Но уж если рН стремится к уменьшению, то в этом случае подходить к выбору удобрения нужно тщательно.

Основные источники поступления этой формы азота в почву - внесение аммонийных удобрений и процесс аммонификации (гниения) - процесса разложения органических соединений (белков, аминокислот) в результате их ферментативного гидролиза под действием аммонифицирующих микроорганизмов.

Такая разница между этими двумя формами азота скорее плюс в управлении азотным питанием. Когда нужно немедленно подкормить растение, вносится нитратный азот. Яркий тому пример - ранне-весенняя подкормка озимой пшеницы. Здесь может работать только нитрат, поскольку аммонийный азот неэффективен из-за своего очень долгого превращения. Ведь рано весной температуры низкие, микроорганизмы еще не работают и процесс превращения аммония в нитрат длится около 5-6 недель.

Есть еще один способ обеспечить азотное питание яровым культурам - это внесение аммонийного азота осенью, когда температура почвы опустилась ниже +5°С. Удобрение вносится осенью, связывается с почвенными коллоидами и благодаря тому, что микроорганизмы уже не работают, сохраняется до весны в той же форме. Весной осуществляется посев культуры и при наступлении активных температур аммоний под воздействием микроорганизмов становится нитратом, а в результате растения питаются готовым азотом.

Улетучивание азота из мочевины. Мочевина, внесенная в почву или на растительные остатки, реагирует с водой и с помощью энзима уреазы быстро превращается в аммоний, а затем в аммиак. Так как аммиак - это газ, то он улетучивается в атмосферу. Если аммоний захватывается частичками почвы, тогда он удерживается в ней и не улетучивается. Поскольку реакция преобразования мочевины в аммоний - это ферментная реакция, соответственно скорость преобразования возрастает при повышении температуры. Следовательно, внося карбамид в виде гранул в почве, обязательно следует заделывать его, дабы избежать потери азота в виде улетучивания.

Потери азота при вымывании. Выщелачивание - это процесс вымывания растворимого нитрата с водой. Количество вымываемого азота зависит от свойств почвы и способности удерживать воду. Глинистые и суглинистые почвы имеют высокую водоудерживающую способность в отличие от песчаных. Улучшение структуры почвы, обогащение ее органикой, бесспорно, уменьшает количество вымываемых нитратов. Когда макропоры созданы, вода проникает в почву самотеком, перемещаясь через поры вертикально вниз и распространяясь горизонтально.

Для почв с легкой текстурой, которые не способны удерживать воду, азотное удобрение может быть внесено непосредственно перед посевом или в качестве подкормки в период самого активного роста. Внесение азота должно быть проведено вовремя, во избежание вымывания из зоны развития корней.

В районах, где в период вегетации количество дождей невелико, соответственно, вышеуказанная проблема не является актуальной. Однако в районах с большим количеством осадков время проведения подкормки является критичным.

Чтобы уменьшить потенциальные потери азота вследствие денитрификации, необходимо синхронизировать время внесение азота с фазой его максимального потребления.

Через корни и листья. Прежде чем вносить удобрения, необходимо учесть, что растение может усвоить элементы питания в больших объем лишь с помощью корневой системы. Внекорневая подкормка наиболее эффективна, но это лишь вспомогательный способ применения удобрения, а не основной.

К тому же осенью азот для пшеницы играет не самую важную роль. Его количество может составлять не более 20% от общей потребности. Задача первичной корневой системы пшеницы - закрепить растение в почве. Первые корешки практически не питают растение, оно кормится за счет эндосперма зерновки. А вот вторичная корневая система - это механизм, который снабжает растение элементами питания. К моменту, когда у пшеницы закладывается вторичная корневая система, проходит 30-40 дней от посева, и за это время амидная и аммонийная формы успешно станут нитратной.

В осенний период азот вносится только на легких и слабогумусированных почвах; после плохого (по выносу питательных веществ из почвы) предшественника: если нет достаточной густоты стеблестоя; а т при заделке в почву большого количества соло и растительных остатков. Во всех других случаях озимые зерновые имеют достаточное количество азота для своего развития осенью.

Максимальное потребление азота растениями происходит в период их бурного роста, например, т озимой пшеницы это фаза кущения-выхода в трубку. Весной, когда содержание доступного азота в почве практически равно нулю, необходимо обеспечить наличие нитратной формы азота в почве. Применяя аммиачную селитру в фазе кущения весной, можно полностью компенсировать потребность культуры Из-за присутствия в этом удобрении двух форм азота, нитратной и аммонийной, растение получает немедленное питание с помощью нитратной - N0₃, а по прошествии 2-3 недель уже может стать доступной аммонийная (NН₄) форма, которая и продолжит питание культуры. Альтернативой в этой фазе выступает жидкое удобрение КАС (карбамидо-аммиачная смесь, N-28 или N-32), в состав которого входит нитратная форма, аммонийная и амидная.

Если говорить о листовой подкормке, то карбамид - наилучшее из азотных удобрений для этой цели. Он интересен своей особенностью проникать в растение через листовой аппарат практически в том же состоянии, без распада на ионы. Внесение раствора мочевины, даже в повышенных концентрациях, в отличие от других азотных удобрений не вызывает ожогов у растений и способствует повышению содержания белка и клейковины в зерне.

Листовую подкормку карбамидом целесообразно сочетать с внесением серы и магния, микроэлементов и (или) пестицидов. В результате уменьшается стрессовое влияние средств защиты растений на культурное растение, повышается эффективность их действия.

Опрыскивать посевы рекомендуется в облачную погоду и при хорошей влажности грунта, лучше всего вечером или утром. Удобрение карбамидом можно осуществлять практически при всех опрыскиваниях фунгицидами и инсектицидами, если нет предостережений в регламенте применения пестицидов. Добавление к рабочему раствору карбамида повышает пропускную способность кутикулы листа, что способствует проникновению в растение пестицидов, усиливает их эффективность, облегчает усвоение через листву других элементов питания.

• Общее количество азота для культуры зависит от плановой урожайности. То есть рассчитывать потребность в удобрениях следует из того, насколько большой урожай запланирован. Зная, что для образования 1 тонны зерна пшеница потребляет 20-25 кг азота в действующем веществе, рассчитывается общее количество азотных удобрений, которые необходимо внести на протяжении всей вегетации пшеницы. К примеру, если запланирована урожайность 5 т/га, для получения такой урожайности необходимо обеспечить посеву около 100 кг азота в действующем веществе. Конечно же, необходимо подкорректировать это количество с учетом наличия азота в почве предшественника и внесенных ранее удобрений и внести разницу. Известно, что во время осеннего кущения до ухода в зиму озимая пшеница потребляет не более 20% азота от общего количества. До стадии выхода в трубку - 50% - до выброса колоса.

Если вносить фосфор, калий в туках одновременно с посевом (например, с аммофосом или нитроаммофоской, в которых содержится небольшое количество аммонийного азота), практически полностью обеспечивается потребность в азоте на осенний период. Кроме того, растения еще смогут пользоваться минерализованным азотом из органического вещества почвы. Оставшиеся 80% азота вносится в весенний период. При этом приоритетно дробное внесение. Для этого есть несколько причин: во-первых быстрое видоизменение азота в почве и, как следствие, его недостаток; во-вторых, дробное внесение гарантирует поступление азота в те фазы, когда растениям он особо необходим. Небольшие дробные дозы азотных удобрений в каждой определенной фазе способствуют своевременному обеспечению растения азотом и повышению урожайности. К тому же метод дробного внесения азота сводит практически к нулю его потери.

• Оптимальной является та доза, при которой можно получить максимальный экономический эффект от выращивания культуры и наивысшее качество урожая без отрицательного влияния на окружающую среду. В зависимости от способа внесения тех или иных удобрений варьируются и дозы этих удобрений. Сельхозпроизводители на практике давно определили, какие дозы азотных удобрений не причиняют вреда растениям, таким образом исключается возможность потерь. Так. работая с жидкими удобрениями, например, КАСом, используется метод полива, то есть весной в фазе кущения производится полив пшеницы крупной каплей специальными форсунками в норме 100-120 л/га (130-160) кг/га. Когда пшеница входит в фазу трубкования или флагового листа, полив заменяют на опрыскивание обычной форсункой и вместо КАСа используется раствор карбамида. На 150 литров рабочего раствора добавляется 20 кг карбамида в физическом весе. Такая подкормка всегда совмещается с той операцией, которая запланирована на пшенице: будь то инсектицидная или фунгицидная обработка.

Время внесения. В момент внесения удобрений культура не должна нуждаться в азоте, но должна быть способна быстро его использовать, что сведет потери азота к минимуму. Другими словами, культуре нужно уже проснуться от зимней спячки, но при этом она не должна еще испытывать голода. Бесспорно, и погода, и технические возможности производственника вносят свои коррективы в процесс подкормки культуры. Но речь о том, как угодить культуре, помочь выйти ей на максимальный потенциал урожайности. Изыскав для этого возможности, появится понимание, как уходить от неблагоприятных факторов, снижающих урожай. Анализируя провалы, можно с уверенностью сказать, что это не всегда погода, а на 80% неповоротливость, затягивание с обработкой, неорганизованность процесса или отсутствие ресурсов.

Поздно - значит мало. У пшеницы, как у культуры, у которой формирование составляющих урожая идет в каждой конкретной фазе, есть еще одно правило. Зная то, что внести азот нужно обязательно в фазе кущения, внесение в фазе трубки - это потеря максимальной выгоды. Пшеница не погибнет, но она снизит свой потенциал, даже если внесена большая доза азота. Просто этот азот не сможет в фазе трубки сделать то, что он мог бы сделать в фазе кущения. Попросту это означает, что опоздав на несколько дней, сельхозпроизводители не только недокармливают растение, но и теряют средства на непродуктивное внесение уже не столь актуального удобрения.

Поскольку минеральные азотные удобрения стоят на сегодняшний день весьма дорого, сельхозпроизводители находятся в постоянном поиске дополнительных источников азотного питания, позволяющих сократить эту статью затрат.

Пожалуй, самый известный способ уменьшить расходы на минеральные азотные удобрения - ввести в севооборот бобовые культуры. Такие культуры как горох, соя, люцерна, клевер, эспарцет, люпин и т. д. являются генераторами азота в севообороте. Благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями они на 75% (а некоторые больше) обеспечивают себя азотом. Кроме того, после уборки бобовой культуры весь азот, который зафиксировался в клубеньках, минерализуется и становится доступным следующей культуре. Я называю этот процесс удобрения из воздуха. Ведь известно, что горох, соя, конские бобы оставляют после себя от 40 до 90 кг азота в действующем веществе на 1 га.

Обеспечить дополнительное азотное питание поможет и применение в севооборотах культур с разноглубинным залеганием корневых систем. Нитратный азот, который растения не успели усвоить, вымывается в более глубокие слои почвы. Так вот, чередование культур, у которых неглубокое залегание корневых систем (зерновые колосовые), с теми культурами, корни которых уходят глубоко (подсолнечник, свекла), обеспечивают потребление питательных веществ на разных горизонтах, тем самым дают культуре дополнительный источник питания и не истощают верхний слой.

Обогащению почвы питательными веществами способствуют также сидераты. Они высеваются не для получения урожая, а с целью улучшения состояния почв, очищения от сорной растительности, разуплотнения. Сидераты сеют, как правило, после уборки озимой культуры и занимают поле до ухода в зиму.

Еще один, к сожалению, малознакомый помощник сельхозпроизводителей - микориза. Это древовидный гриб, который распространяется в почве при помощи мицелия. Он очень любит селиться на злаковых и бобовых растениях. К сожалению, микориза не выживает при интенсивных механических обработках. Это удивительная природная система, которая не только является проводником питательных веществ, но и служит регулятором водного баланса растений. Если на почвах живет микориза, то растениям не страшна даже засуха!

Поддерживать наличие большого количества органического вещества в почве сельхозпроизводителям также выгодно, поскольку чем выше содержание гумуса, тем больше азота может минерализоваться. В теплый период времени, когда микроорганизмы активны и процесс преобразования органического азота в минеральный протекает быстро, можно считать, что 1% гумуса равен 15 кг нитратного азота на 1 га. Соответственно, в 3% 45 кг д.в. азота. Это хороший стимул увеличивать содержание гумуса в почвах. Если посчитать, сколько стоит в денежном выражении гумус, получится интересная цифра. Так, 1 кг д.в. азота в пересчете на стоимость минеральных удобрений на сегодняшний день стоит около $1,4, соответственно, на гектаре это $63. Если перевести это в удобрения, получается, что органическое вещество почвы ежегодно дает нам в кредит 170 кг аммиачной селитры или 125 кг карбамида на каждом гектаре. Но необходимо помнить: этот ресурс не безграничен. Кредиты нужно возвращать! Потребительское отношение может обойтись очень дорого в будущем.

Растительные остатки - еще один источник питания. Разлагаясь, они высвобождают питательные вещества - сначала для микробов и грибов-сапрофитов, а затем для растений.

Не стоит забывать и про органические удобрения. В хозяйствах, которые, кроме растениеводства, имеют еще и развитое животноводство, важным источником улучшения азотного режима почв является использование различных видов органических удобрений.

Значительная часть азота, вносимого фермерами в почву, не попадает туда, куда она должна была бы попасть. Перед тем как продукт должен попасть в растение в той форме, в которой растение сможет его усвоить, ценный азот исчезает в результате, например, улетучивания (выпущенный из почвы в атмосферу в виде газа). Другими причинами могут быть выщелачивание (проникновение азота в почву слишком глубоко, для того чтобы быть полезным для растений) и денитрификация (преобразования азота в газ под землей и его потеря).

Ограничить эти потери могут усилители эффективности азота или стабилизаторы азота. Но прежде рассмотрим, где и как теряется азот по пути к растению.

Потери вследствие улетучивания

Азот может применяться в составе мочевины. Однако она начинает разрушаться, как только оказывается на почве. Почва обычно не бывает совершенно сухой. При соприкосновении мочевины с влагой и ферментом под названием уреаза происходит реакция, в результате которой появляются аммоний и двуокись углерода. Агроном-исследователь Джон Kруз утверждает, что уреаза является ферментом, возникающим естественным образом. Аммоний, получаемый в результате реакции мочевины с ферментом уреаза, является газом. Когда реакция происходит в поверхностном слое почвы, газ аммоний выбрасывается в воздух. Такое быстрое испарение — одна из основных причин потерь азота.

Потери вследствие выщелачивания

Выщелачивание не только наносит фермерам урон в виде потери азота, но и переносит нитраты в грунтовые воды, что не лучшим образом влияет на окружающую среду.

Потери вследствие денитрификации

Денитрификация может оказаться значительной проблемой, когда удобрения применяются осенью, перед влажной весной. Это явление чаще всего происходит в тяжелых глинистых почвах.

Чтобы избежать потерь азота и устранения опасности загрязнения нитратами растений и окружающей среды, разрабатываются новые формы азотных удобрений — медленнорастворимые, капсулированные с контролируемой скоростью высвобождения азота, модифицированные ингибиторами нитрификации. Последние препараты при внесении в почву в небольших дозах тормозят нитрификацию в течение двух месяцев и сохраняют минеральный азот почвы и удобрений в аммонийной форме. Подавляя нитрификацию азота удобрений, ингибиторы снижают в 2 раза его потери в газообразной форме вследствие вымывания нитратов. В результате повышаются урожаи различных культур и эффективность азотных удобрений.

Перевод Владимира Францкевича

Академик Д. Н. Прянишников подчеркивал, что во все времена и на любых почвах продуктивность растений в значительной степени определяется уровнем азотного питания. В среднем 1 кг действующего вещества азота при обычной культуре земледелия обеспечивает окупаемость зерном в количестве 6 кг, а при высокой — 8–10 и даже 12 кг зерна на килограмм действующего вещества удобрений. Кроме того, дифференцированное применение азотных удобрений позволяет нивелировать влияние предшественников на урожайность озимой пшеницы.

Средние потери азота вследствие вымывания из корнеобитаемого слоя почвы могут составлять до 30% от общего количества, содержащегося в удобрениях. Потери из-за улетучивания азота в воздух в силу теплой и сухой погоды могут составить до 16%. Процент поглощения азота микроорганизмами при разложении соломы и прочих органических веществ составляет до 10% от внесенного количества.

Наши друзья

Помощь сайту

Наша кнопка

Архив статей > Экология > Азот почвы: стратегия и тактика

Азот почвы: стратегия и тактика

Доктор биологических наук Д. С. Орлов, кандидат химических наук И. Н. Лозановская
Химия и Жизнь №3, 1982 г., с. 27-30

Усвояемый азот почвы, если не принимать особых мер, увеличивающих его содержание, в настоящее время является на земле главным ограничивающим фактором жизни.
Академик Д. Н. Прянишников

Запасы азота в природе обильны и разнообразны. В земной атмосфере его содержится 3,75•10 15 тонн, в осадочных породах - 4,06•10 14 м, в Мировом океане - 2,02•10 13 , в растительности - 1,1•10 9 , в животном мире - 6,1•10 7 тонн.

Почва удерживает в себе 15•10 10 тонн азота. Даже дерново-подзолистая, одна из самых бедных почв Европейской части нашей страны, в 20-сантиметровом пахотном слое содержит 2-4 тонны азота на каждом гектаре. А пшеница при средних урожаях забирает с гектара всего около 70 кг азота. Стало быть, его запасов в Нечерноземье могло бы хватить лет на 50-60. Знаменитый русский чернозем накопил на каждом гектаре 20-30 тонн азота и более; этих запасов хватило бы лет на 300-400.

А человечество тем не менее тратит огромные средства на производство азотных удобрений.

СЕЗАМ НЕ СПЕШИТ ОТКРЫВАТЬСЯ

Азот присутствует в почве в самом широком ассортименте. Газообразный азот составляет примерно такую же часть почвенного воздуха, как и воздуха атмосферного. И так же, как от азота атмосферы, растениям от него мало что достается. Только бобовые могут им воспользоваться, поскольку на их корнях обитают азотфиксирующие клубеньковые бактерии. Гектар гороха или фасоли накапливает в почве ежегодно 70-80 кг азота, гектар клевера - 100- 150, люпина - 160-170, люцерны - 250-300 кг.

В почве есть еще и свободноживущие азотфиксирующие микроорганизмы, но их вклад в азотную копилку невелик - всего несколько килограммов на гектаре.

Минеральные соединения азота - нитраты калия и кальция, различные соли аммония - легко растворимы и вполне доступны растениям, но как раз их-то в почве очень немного: от следов присутствия до десятков миллиграммов в килограмме. От всего азота почвы это составляет 1-5%.

Больше всего - до 90% азота пахотных слоев - заключено в органических соединениях. Из этого количества около 10% входит в состав аминокислот, амидов и аминосахаров. А поскольку эти вещества неплохо растворяются в слабокислой почвенной среде, азот из них тоже достается растениям сравнительно легко.

Куда более прочно связан азот тех специфических гумусовых веществ, которые накапливаются в почве благодаря бактериям и грибам. Основательно потрудившись над останками растений, животных, микроорганизмов, эти жители почвы превращают их в гумусовые кислоты, гуматы кальция, железа и алюминия, а также в гумин и фульвокислоты, по-разному связанные с минералами.

Наиболее подвижны из всего этого фульвокислоты. Они содержат 10-20% всего почвенного азота, но достается он растениям лишь после того, как фульвокислоты разложатся. И то из выделившихся при этом свободных аминокислот растения могут усвоить лишь часть. Зато аммонификация фульвокислот дает в итоге аммиак, а это уже законная и легкая добыча растений. Вообще аммонификация - едва ли не основной путь извлечения азота из гумусовых веществ, а также из белков растительных и животных остатков.

Сложнее добыть растениям азот из гуминовых кислот, а там его тоже 10- 20% от общего количества этого элемента в почве. К нему корни могут подступиться лишь после долгой работы ферментов.

И уж вовсе за семью печатями находится азот гумина, поскольку эта часть гумуса не растворяется ни в воде, ни в щелочах, ни в кислотах, ни в органических растворителях.

Гумин (так же, как и гуминовые кислоты) сложен из пяти- и шестичленных ароматических циклов, которые не по зубам большинству почвенных микроорганизмов. Меньшинство штурмует основу структуры гумина не без успеха, однако с большим трудом, поскольку ароматические "ядра" защищены сложной системой боковых алифатических цепей.

А ведь именно на долю гумина приходится более половины всего азота почвы. Вот и получается, что богатые азотные кладовые земли далеко не так широко открыты, как хотелось бы.

Естественно возникает вопрос: не лучше ли вместо того, чтобы постоянно вносить удобрения, научиться делать доступными для растений огромные природные запасы почвенного азота? Ведь мало того, что удобрения надо произвести, затратив на это уйму средств, - с ними в почву попадают разные примеси и балластные вещества, к которым растения, да и сама почва, далеко не всегда безразличны.

В принципе это дело вполне осуществимое. Агротехническими приемами можно регулировать влажность почвы, ее температурный режим, насыщенность кислородом, кислотность. Значит, можно создать микроорганизмам все условия для того, чтобы они работали быстрее и разлагали гумус ускоренно. Тогда, разумеется, растения получат гораздо больше доступного азота.

Только что за этим последует?

НЕ ТОРОПИТЕ ЕГО ЖИТЬ

В естественном распределении азота по "группам доступности" есть свой глубокий смысл. Труднорастворимые соединения - это резервы питания, в них - плодородие полей будущего. Очень медленно разлагаясь, они выдают растениям азот постепенно, зато надежно.

Искусственно торопить эти процессы очень опасно. Ведь в сложном хозяйстве почвы все взаимосвязано. Важнейшая его часть - гумус - не просто источник питания растений. Это еще и "цемент", склеивающий отдельные частицы и делающий почву рыхлой, комковатой, доступной для воды, воздуха, тепла, удобной для работы микроорганизмов. Быстрое разложение гумуса лишь ненадолго улучшит питание растений. А затем начнется неотвратимое: разрушение структуры, интенсивное высыхание, выветривание почвенных минералов, и - на теле Земли появится еще одно пятно искусственной пустыни, оставленное неумелым хозяйничаньем.

Правда, иногда, если труднодоступным азотом почва очень уже богата (так бывает, например, на некоторых черноземах, луговых или пойменных землях), в разумных пределах все же можно использовать часть этих стратегических запасов. И лучшим способом мобилизации излишков является, как это ни парадоксально, внесение в почву минеральных удобрений.

В полной мере это было выявлено сравнительно недавно, когда в агрохимии стали применять метод меченых атомов. До тех пор считалось, что азот минеральных удобрений растения усваивают на 80% - это вычисляли просто по разнице содержания его в урожае, снятом с удобренных и неудобренных делянок. Изотоп 15N, добавленный к удобрениям, показал нечто совсем иное: только 30-60% азота в урожае было меченым, остальной был взят растениями непосредственно из почвы.

И самое интересное: растения, получившие искусственную подкормку, извлекали из почвы больше природного азота, чем неподкормленные. Это понятно: на удобренном поле у них развиваются мощные корни, проникающие за питательными веществами дальше - и вширь, и вглубь. Лучше работает и микрофлора, разлагающая гумусовые вещества, а значит, высвобождается больше аммонийного и нитратного азота.

Но извлечение азота из основных природных запасов в больших масштабах - путь не основной. Основным же является регулярное внесение удобрений, и тем в больших дозах, чем беднее почвы.

НА ВЕТЕР, В ВОДУ, ЗА РЕШЕТКУ

К сожалению, азотные удобрения действуют в почве очень недолго: уже на следующий год их влияние на урожай не превышает 20% первоначального. И все потому, что внесенный азот очень плохо удерживается почвой.

Прежде считалось, что почва теряет азот лишь потому, что он вымывается, выщелачивается в виде нитратов. Было известно, что небольшую часть внесенной селитры разрушают анаэробные бактерии, выделяя молекулярный азот в воздух, но предполагалось, что эти потери незначительны.

Меченые атомы показали иное. Выяснилось, что выщелачивание - не основной путь потерь: оно опасно на легких почвах при высокой влажности, и то лишь тогда, когда поля не заняты растениями. Зато бактерии разрушают внесенную селитру гораздо чаще, чем предполагалось: не только в анаэробных условиях и не только в щелочной среде. Бактерии-денитрификаторы очень интенсивно восстанавливают нитраты до различных окислов и молекулярного азота, и этим путем - буквально на воздух - с полей теряется ежегодно в среднем по стране 1,5 млн. т азота.

Вот так и уходит зря этот важный элемент, и - что особенно обидно - больше всего весной, вскоре после того, как его внесли. Растения не успевают им воспользоваться, поскольку в это время нет еще даже всходов.

Есть еще один путь потерь азота: катионы аммония с почвенным раствором попадают внутрь кристаллической решетки глинистых минералов, набухающих от влаги, а когда минерал высыхает, решетка "зажимает" аммоний. Чаще всего фиксируют азот таким образом вермикулиты и монтмориллониты, а каолиниты вовсе не обладают такой способностью. Стало быть, полезно знать минералогический состав почвы, прежде чем вносить в нее азотные удобрения. Простой прием - запашка удобрений плугом в глубь почвы - помогает уберечь азот от фиксации, поскольку в глубине почва меньше сохнет.

Гуминовая кислота (вероятное строение фрагмента которой показано на рисунке) - одно из самых устойчивых органических соединений почвы: ее возраст, определенный радиоуглеродным методом, достигает в подзолах и черноземах сотен и тысяч лет. В ядре гуминовой кислоты атомы азота входят в гетероциклы или прямо связаны с бензольными кольцами

Аммоний, попавший в решетку минералов из удобрений, растения все-таки могут понемногу извлекать. Но там же находится природный аммоний, зажатый куда более крепко и растениям почти не доступный. Дело в том, что глинистые минералы поглощают еще и другие катионы - калия, кальция, магния, и наиболее прочная связь образуется при взаимодействии первых порций катионов, поскольку они взаимодействуют с самыми активными адсорбционными центрами. Аммоний же из удобрений минералы поглощают тогда, когда большая часть адсорбционных центров уже занята, а потому он не может проникнуть далеко вглубь кристаллической решетки и связывается слабее.

Фиксированного аммония в почве много, и это уже никак не относится к стратегическим запасам. Поэтому агрохимики ищут пути вовлечения его в активный азотный баланс, поскольку свойств почвы это никак не ухудшит.

Чтобы бороться с потерями азота, содержащегося в удобрениях, часто достаточно простых приемов. Например, раз улетучивается и выщелачивается этот элемент в основном тогда, когда на поле нет растений, его поглощающих, значит, не стоит вносить удобрения слишком заблаговременно. И уж совсем неразумно делать это в конце зимы, когда почва насыщена влагой.

Есть и другие, в том числе чисто химические приемы. Так, в последнее время вместе с аммиачными удобрениями в почву стали вносить ингибиторы нитрификации - вещества, подавляющие этот процесс на определенный срок. За рубежом широко применяются два ингибитора: 2-хлор-6-трихлорметил-пиридин, выпускаемый в США под названием "N-serve", и 2-амино-4-хлор-6-метилпиридин, выпускаемый в Японии под названием "AM". Под влиянием этих веществ в почве накапливается больше аммонийного азота, который растения полнее усваивают.

Ингибиторы нитрификации испытаны и у нас в стране, но в производство пока не внедрены. Проведены, например, четырехлетние испытания дициан-диамида, дибромацетанилида и смеси пиридинов на дерново-подзолистых почвах. Эти три ингибитора заметно сокращали газообразные потери азота и повышали эффективность азотных удобрений.

СТРАТЕГИЯ И ТАКТИКА

Почва - живой организм. И, как все в природе, она развивается в основном так, что становится лучше, плодороднее. Основа такого развития - биологический круговорот, в котором организм и среда обитания - единое целое.

Разумное сельское хозяйство обязано стремиться к тому же результату: пахотные почвы должны не терять плодородие, а увеличивать его. Запасы почвенного азота - важнейшее из условий плодородия. И у природы, и у человека стратегия здесь едина: создание большого долговременного резервного фонда. Но фонд - отнюдь не "замороженный капитал": какая-то часть его должна непрерывно и постепенно поступать к растениям, и столь же непрерывно он должен пополняться за счет либо природных процессов, либо удобрений.

Отсюда - тактические задачи: ускорение оборота азота в системе почва - растение без нарушения основного резерва; предупреждение потерь азота; пополнение его запасов за счет удобрений. Такая тактика обеспечит бездефицитный баланс азота в земледелии - и сегодня, и в будущем.

Азот входит в состав:

белков, пептидов и аминокислот, которые являются составной частью протоплазмы и ядра растительных клеток;
нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) — носителей наследственных свойств живых организмов и участвующих в обмене веществ;
молекул хлорофилла;
ферментов;
фосфатидов;
гормонов;
большинство витаминов.

Азотное питание растений

Все ферменты — белковые вещества, поэтому при недостаточном снабжении растений азотом синтез ферментов замедляется, что приводит к нарушениям в процессах биосинтеза, обмена веществ, в итоге, к снижению урожая.

Регулирование азотного питания растений, можно влиять на урожайность сельскохозяйственных культур с учетом других факторов жизни. Максимальный урожай достигается при достаточном обеспечении растений всеми условиями их роста. Академик Д.Н. Прянишников писал, что вся история земледелия в Западной Европе говорит о том, что главным условием, определяющим среднюю высоту урожаев в разные эпохи, была степень обеспеченности сельскохозяйственных растений азотом.

Оптимальное азотное питание способствует синтезу белковых веществ, растения образуют мощные стебли и листья с интенсивной зеленой окраской. Мощный ассимиляционный аппарат позволяет накапливать большее количество продуктов фотосинтеза, повышая урожайность и, как правило, его качество.

Одностороннее избыточное питание азотом, особенно во второй половине вегетационного периода, приводит к задержке созревания растений; образуется большая вегетативная масса, урожай репродуктивных органов но не успевает сформироваться.

Недостаток азота приводит к сильному замедлению роста растений. Прежде всего сказывается на развитии вегетативной массы: листья становятся мелкими, светло-зелеными, раньше желтеют, стебли тонкие, слабо ветвятся. Снижается формирование репродуктивных органов, урожай резко снижается. Азотное голодание у злаковых культур приводит к ослаблению кущения, уменьшается количество зерен в колосе, снижается белковость зерна.

Содержание азота в растениях

По химическому составу, на долю азота в растениях приходится 0,5-5,0% воздушно-сухой массы, основное количество приходится на семенах. Содержание белка четко коррелирует с количеством азота в растениях. В вегетативных органах содержание азота ниже: в соломе бобовых 1,0-1,4%, в соломе злаковых 0,45-0,65%. Еще меньше азота накапливается в корне-, клубнеплодах и овощных культурах: картофель (клубни) 0,32%, сахарная свекла (корни) 0,24%, капуста 0,33% сырого вещества.

Содержание азота в растениях зависит от возраста, почвенно-климатических условий, питательного режима, в частности обеспеченности питательными элементами.

Таблица. Содержание белка и азота в семенах различных культур, % 1 Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия/Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Колос, 2002. — 584 с.: ил.

Культура	Белок	Азот
Соя	29	5,8
Горох	20	4,5
Пшеница	14	2,5
Рис	7	1,2

Содержание азота в молодых вегетативных органах выше. По мере старения азотистые вещества мигрируют в появляющиеся листья и побеги.

Таблица. Содержание азота в вегетативной массе зерновых культур по фазам развития, % на воздушно-сухое вещество 2 Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия/Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Колос, 2002. — 584 с.: ил.

Поступление и трансформация азота в белковые вещества

В основном азот поступает в растения в нитратной и аммонийно форме, но также способны усваивать некоторые растворимые органические соединения, например, мочевину, аминокислоты, аспарагин.

Из поступающих из почвы в растения соединений азота только аммиак непосредственно используется для синтеза аминокислот. Нитраты и нитриты включаются в синтез аминокислот только после восстановления в тканях растений.

Редукция нитратов до аммиака начинается уже в корнях с помощью флавиновых металлоферментов:

При избытке, часть нитратов поступает в неизменном виде в листья, где восстанавливается по той же схеме.

Образование аминокислот (аминирование) происходит в результате взаимодействия аммиака с кетокислотами: пировиноградной, щавелевоуксусной, кетоглутаровой и др., образующиеся в процессе окисления углеводов. Аминирование регулируется ферментами. Так, при взаимодействии пировиноградной кислоты с аммиаком образуется аланин:

Аналогично взаимодействие аммиака с щавелевоуксусной кислотой приводит к образованию аспарагиновой кислоты (СООН-СН₂-СНNН₂-СООН), с кетоглутаровой кислотой — глутаминовая кислота (СООН-СН₂-СН₂-СНNН₂-СООН).

В аминокислоты азот входит в виде аминогруппы (—NH₂). Процессы образования аминокислот происходит в корнях и в надземной части растений.

Опыты с использованием меченых атомов показывают, что уже через несколько минут после подкормки растений аммиачными удобрениями, в тканях могут обнаруживаться аминокислоты, синтезированные из внесенного в подкормку аммиака. При этом первой образующейся аминокислотой является аланин, затем аспарагиновая и глутаминовая кислоты.

Нитратный азот может накапливаться в растениях в больших количествах, без причинения им вреда. Аммиак в свободном виде в тканях содержится в незначительных количествах. Его накопление, особенно при недостатке углеводов, приводит к аммиачному отравлению растений.

Однако растения имеют способность связывать избыток свободного аммиака: его часть вступает во взаимодействие с синтезированными аспарагиновой и глутаминовой аминокислотами, образуя соответствующие амиды — аспарагин и глутамин:

Образование аспарагина и глутамина позволяет растениям защитить себя от аммиачного отравления и создать резерв аммиака, кроме того, амиды участвуют в синтезе белков.

В 1937 г. биохимиками А.Е. Браунштейном и М.Г. Крицманом была открыта реакция переаминирования, заключающаяся в переносе аминогруппы с аминокислоты на кетокислоту с образованием других амино- и кетокислот. Реакция катализируется ферментами трансаминазами или аминоферазами.

Так, присоединение к пировиноградной кислоте аминной группы от глутаминовой кислоты, приводит к образованию аланина и кетоглутаровой кислоты:

Благодаря переаминированию синтезируется значительное число аминокислот. В растениях наиболее легко переаминируются глутаминовая и аспарагиновая кислоты.

Аминокислоты являются составными частями полипептидов и белков. В построении белковых молекул участвуют 20 аминокислот, аспарагин и глутамин в различных соотношениях и пространственной ориентации, что обуславливает огромное разнообразие белков. В настоящее время известно более 90 аминокислот, около 70 из них присутствуют в растениях в свободном виде и не входят в состав белков.

Растения синтезируют аминокислоты, которые не могут образовываться в организме человека и высших животных, но являются незаменимыми для их жизни. К ним относятся: лизин, гистидин, фенилаланин, триптофан, валин, лейцин, изолейцин, треонин и метионин.

На долю небелкового органического азота в растениях приходится 20-26% от общего количества. В неблагоприятных условиях, например, при дефиците калия или недостаточном освещении, количество небелковых азотистых соединений возрастает.

В тканях растений белки находятся в динамичном равновесии с небелковыми азотистыми соединениями. Одновременно с синтезом белков и аминокислот протекает процесс их распада: отщепление аминогруппы от аминокислоты с образованием кетокислот и аммиака. Этот процес называется дезаминированием. Высвобождающаяся кетокислота используется растениями для синтеза углеводов, жиров и иных веществ; аммиак повторно вступает в реакцию аминирования других кетокислот, образуя новые аминокислоты, при его избытке — аспарагин и глутамин.

Таким образом, весь цикл превращений азотистых соединений в растениях начинается (аминирование) и заканчивается (дезаминирование) аммиаком.

За все время вегетации растения синтезируется большое количество белковых соединений, причем в разные периоды роста обмен азотистых веществ происходит по-разному.

При прорастании семян, клубней, луковиц наблюдается распад запасных белков. Продукты распада расходуются на синтез аминокислот, амидов и белков в тканях проростков до выхода их на поверхность почвы. В Затем, по мере формирования корневой системы и листового аппарата, синтез белков протекает за счет минерального азота, поглощаемого из почвы.

В молодых растениях преобладает синтез белков. В процессе старения растений начинает преобладать распад белков. Продукты распада из стареющих органов мигрируют в молодые, интенсивно растущие органы, где используются для синтеза новых белков в точках роста. По мере созревания растений и формирования репродуктивных органов, белковых веществ распадаются в вегетативных частей, продукты распада перемещаются в репродуктивные органы, где используются для образования запасных белков. К этому моменту поступление азота в растения из почвы существенно замедляется или полностью прекращается.

Особенности аммонийного и нитратного питания растений

В конце XIX в. в агрономической науке ведущую роль занимала теория нитратного питания растений, роль аммиака как источника минерального питания отрицалась.

Причинами этому послужили:

опыты в водных культурах: отмечалось хорошее развитие растений на фоне нитратных солей, на фоне аммонийных солей развитие было плохим;
открытие процесса нитрификации в почве; что стало основанием считать: при внесении в почву аммонийных удобрений они переходят в нитратную форму, которая усваивается растениями;
внесение чилийской селитры (NaNO₃) заметно повышало урожайность культур.

Однако в конце века П.С. Коссович в опытах со стерильными культурами показал, что растения могут также усваивать аммиачный азот без окисления в нитратную форму. К такому же выводы пришел и французский исследователь Мазе в 1900 г. После этого были изучены условия и особенности питания аммонийными и нитратными формами азота. Фундаментальные исследования по этому вопросу провел Д.Н. Прянишников. Он показал, что эффективность использования различных форм азота зависит от реакция среды: в нейтральной реакции лучше поглощается аммонийный азот, при кислой — нитратный.

В начальные фазы роста существенное значение имеют биологические особенности. При прорастании семян с небольшим запасом углеводов, например, у сахарной свеклы, а, следовательно, органических кетокислот, избыточное поступление аммония в растения оказывает негативное действие. Аммонийный азот не успевает использоваться для синтеза аминокислот, накапливается в тканях растения и вызывает их отравление. В данном случае используют нитратные формы азотных удобрений, так как они также накапливаться в тканях растений, но не причиняют вреда. Семена и посевной материал с большим запасом углеводов, например, картофель, используют аммонийный азот для синтеза аминокислот без ограничений. Поэтому для таких культур аммонийная и нитратная формы в начальные стадии роста равноценны.

На поглощение нитратного и аммонийного азота влияет обеспеченность другими элементами питания. Повышенное содержание в почве калия, кальция и магния способствует поглощению аммония. При нитратном питании значение имеет обеспеченность растений фосфором и молибденом. Дефицит молибдена приводит к задержке восстановления нитратов до аммиака и способствует накоплению нитратов в тканях растений.

Учитывая, что аммонийная форма азота при поступлении в растения может сразу использоваться для синтеза аминокислот, тогда как нитратная только после восстановления до аммиака, аммоний более энергетически экономной формой.

Азот является одним из составляющих элементов, от которых зависит нормальное развитие всех растений. Он отвечает за качество окраски культур в зелёный цвет, так как главным элементом имеет хлорофилл. Однако следует учитывать, что данный компонент очень быстро способен вымываться из грунта, приводя к дефициту и нарушениям в развитии культур. Опасен также и переизбыток азота в грунте. Из нашей статьи вы узнаете о том, каким бывает азот, и что делать, если в грунте его слишком много.

Каким бывает азот

На рынке можно встретить большое количество удобрений, содержащих азот в разной форме.

Форма аммиака

Удобрение в таком виде способно полностью усваиваться организмом и культурами при любой температуре. Оно способствует развитию корневой системы растения, формированию плотных кустов и хорошему усвоению сопутствующих элементов. Такое удобрение рекомендуется вносить ранней весной перед посевом озимых культур. Азот в такой форме можно встретить в селитре, нитроаммофоски, аммофоске, сульфат аммония и аммиачной воде.

Азотные удобрения

Такое удобрение используют при плюсовой температуре, в связи с тем, что оно способно смываться в глубокие слои грунта, не застаиваясь на её поверхности. Было установлено, что 3 мм осадков вымывают подкормку на глубину более 1 см. Однако в такой форме удобрение очень важно для способствования усвоению калия, кальция и магния. Применяется во время активного вегетативного развития культур. Встречается в практически всех разновидностях селитры.

Нитратноаммиачный вид

Данный вид азота считается одним из самых универсальных и используется чаще всего перед посевами.

Амидный вид

При внесении данного удобрения в грунт он способен разлагаться, принимая форму аммиачной, а после неё азотной. В такой форме фосфор усваивается культурами хуже и работает исключительно при плюсовой температуре. В связи с этим её относят к слабоактивным удобрениям. Однако его плюсом считается способность аккумулировать нитраты в клетках растений. К таким удобрением можно отнести мочевину, которая сложно вымывается из грунта.

Источники азота и способы его поглощения культурами

Азот проявляет себя по-разному, в зависимости от формы, климата и типа грунта. Его можно обнаружить в земле или в воздухе. Азот, находящийся в воздухе является одним из ключевых источников насыщения живых организмов, однако он сложно доступный для растений. Растения, которые способны поглощать азот из воздуха имеют на своих поверхностях бактерии, работа которых провоцирует биологические процессы, приводящие к такому поглощению. В то время как азот, находящийся в грунте имеет вид органических элементов, которые также могут быть сложно доступными для культур. В связи с этим нужно знать, что растения способны усваивать азот в неорганической форме и лишь 3% всего азота, который имеется в органических соединениях, способен формироваться в доступный для культур азот путём минерализации. Минерализация происходит благодаря бактериям, которые реорганизуют органический азот в минеральный. В связи с этим имеет значение температура атмосферы и грунта, так как не все бактерии способны переносить минусовую температуру и низкую влажность. При недостаточном количестве влаги в грунте процесс минерализации приостанавливается, в результате чего доступ азота сокращается.

Потеря азота

Естественным путем азот может исчезать из грунта по нескольким причинам:

Ощелачивание. В связи с тем, что нитрат NO3 способен просто двигаться вместе с водой и не удерживаться грунтом, он оседает на нижние слои почвы, недоступные корневым отросткам растений.
Волатилизация. Такая потеря происходит в результате подкармливания грунта удобрениями, которые содержат большое количество мочевины, что приводит к переходу аммиака в газообразный вид, который выталкивает азот.
Денитрификация. Данный процесс происходит из-за работы некоторых биологических процессов, в результате которых изменяет свою форму из нитратов в нитриты и превращается в газоподобную форму, которая уходит в воздух. Такие процессы можно наблюдать в то время, когда грунт сильно перенасыщен этим элементом или имеет постоянную переувлажненную форму.
Вымывание азота. Такой процесс считается негативным для культур и для грунта, а также для внешней среды в связи с тем, что нитрат путем вымывания попадает в подгрудные воды, которым мы часто пользуемся и которые приводят к попаданию их в наш организм. Такая проблема существует из-за превышения дозы внесения минеральных удобрений и частого их внесения. В результате химическая формула и структура грунта изменяется и теряет свойство сохранять влагу и целостность.

Контроль количества азота

Контроль внесенного азота даст вам высокий урожай, здоровые растения и минимальное загрязнение внешней среды. Чтобы количество компонента было оптимальным, следует знать, когда его вносить, а также в какой дозировке. Опытные агрономы советуют применять азотосодержащие удобрения в зависимости от выращиваемых культур. Так, например, при культивации зерновых растений следует проводить процедуру подкормок лишь два-три раза за сезон до начала активных дождей в середине весны. Таким образом, самая большая концентрация азота опуститься на нижние слои грунта, оставляя в верхних и средних допустимую для усваивания корнями дозу, которая полностью поглотиться растением. При внесении удобрения поздно вы можете перенасытить грунт этим элементом, что также повредит вашим растениям. Следует знать, что азот является переменчивым веществам, способным изменять свою форму и передвигаться в грунте. При совершении анализа на количество компонента в грунте следует отталкиваться от того времени, в которое производился этот анализ.

Симптомы переизбытка азота в грунте

Что делать при переизбытке азота в грунте

Снизить количество азота в грунте намного сложнее, чем не допускать его избытка. Для недопускания накопления большого количества этого элемента в грунте, следует вносить вместе с ним удобрения, в состав которых входит молибден, медь, магний и другие компоненты, которые берут участие в переработке и трансформации азота.

Вносить удобрение следует в середине весны или начале лета. В случае внесения подкормок осенью, культуры сложнее перенесут зимовку, не успев как надо подготовиться к ней. При температуре воздуха менее 7 градусов тепла следует отдавать предпочтение сухим удобрением, которые будут дольше разлагаться, и усваиваться корнями более продолжительное время. В то время как жидкие подкормки не усваиваются растениями вообще, а лишь заглубляются в грунт.

При проведении подкормок, следует контролировать попадание препарата на листья, не допуская этого. Удобрение, предназначенные для корневой подкормки наносят ожоги зеленой массе культур. При внесении жидких подкормок грунт должен быть влажным, иначе ваши корни также получат ожоги. Следует знать, что удобрения в жидкой форме поглощаются растениями намного быстрее, чем в сухой, однако используются лишь в активный вегетативный период, который наступает в конце весны - начале лета. В то время, когда на улице стоит холодная и мокрая погода, растения неспособны усваивать удобрение из грунта, однако нуждаются в повышенном количестве калия.

Нельзя подкармливать больные культуры, так как на усвоение элементов растения буду тратить последние силы. Если ваши культуры и заболели, а вы хотите им помочь, в таком случае лучше всего внести под корень стимулятор роста или корнеобразования. Если вы все же заметили, что на ваших растениях присутствуют признаки перенасыщения их азотом, рекомендуется чаще проводить поливы и внести в грунт элементы, которые поспособствуют быстрейшему распаду азота или перехода его в легко усваиваемую для растений форму. Последующие подкормки нужно максимально ограничить. Можно внести в грунт часть песка, который поспособствует опусканию компонента в нижние слои грунта или мочевины, которая трансформирует азот в газоподобную форму и выведет его в атмосферу.

Читайте также: