Азот – як необхідний елемент для живлення рослин

Методи визначення кількості застосування азотних добрив
Джерела азотних добрив
Аміак
Сечовина
Розрахунок часу застосування
Втрати азоту при вимиванні і денітрифікації
Легка текстура грунту
Піщані грунти
Денітрифікація
Споживання і винос азоту культурами
Рекомендації по азоту
Висновок
Про ефективність застосування

Азот (формула N₂) – це складова частина рослинних протеїнів, хлорофілу, ДНК (генетичний код), ензимів і багатьох інших компонентів, необхідних для росту рослин.

Основна частина азоту – це органічні сполуки, з яких рослина безпосередньо споживати азот не може. У природі азот є головною складовою повітря (75,6% за вагою або 78,1% за об’ємом).

НАВІЩО РОСЛИНАМ ПОТРІБЕН АЗОТ?

Азот – життєво важливий елемент для рослин, оскільки є складовою білків і нуклеїнових кислот. Безпосередньо з повітря азот засвоюють лише деякі бактерії, а решта організмів здатні засвоювати тільки сполуки азоту. Рослини засвоюють азот із ґрунту у вигляді його неорганічних сполук – нітрат аніону та катіону амонію.

У природі азот існує у вільному стані у вигляді простої речовини – газоподібного азоту (N₂). В основному азот використовують для отримання аміаку та його похідних сполук (солей амонію).

ВЛАСТИВОСТІ АЗОТУ

За нормальних умов азот є небагато легшим за повітря, хімічно-малоактивним, двоатомним, безбарвним, без запаху та смаку. У воді розчиняється слабо, для прикладу, його розчинність при 20°C становить 1,54 см³ на 100 г води (наприклад кисню — 3,1 см³).

РОЛЬ АЗОТУ В ЖИВЛЕННІ РОСЛИН

Рослини споживають азот у вигляді нітрат-аніонів (NO₃^–) та катіонів амонію (NH₄⁺). Домінуючою формою є нітрат. Амоній більш важливий на ранніх стадіях росту рослин, проте протягом усього вегетативного періоду зростає необхідність і у нітраті.

Джерела азоту для рослин:

1) органічні джерела азоту, як наприклад гній, стічні води і компост,

2) азот, що фіксується Rizobium-бактеріями (здатні засвоювати азот з повітря),

3) азот, що фіксується мікробами,

4) азотні добрива,

5) грунтовий азот.

Всі ці джерела азоту з часом мінералізуються в нітрат.

ЗАСТОСУВАННЯ  АЗОТНОЇ КИСЛОТИ

Азотна кислота є дуже важливим продуктом хімічної промисловості. Вона виробляється у дуже великих кількостях, служить сировиною для виробничого синтезу нітратів, які в подальшому використовуються в різних цілях. Зокрема, використовується для виробництва мінеральних добрив.

Методи визначення кількості застосування азотних добрив

Оскільки нітрат є основною формою азоту, що використовується рослинами, метод визначення залишкового нітрату в кореневій зоні перед посадкою запланованої культури (окрім бобових) є зручним способом оцінювання потрібної кількості азотного добрива.

Тест на залишковий нітрат – це основний метод визначення доступного нітрату в ґрунтах, особливо там, де вимивання нітрату є мінімальним. Виняток становлять ґрунти, де відбувається вилуговування та денітрифікація. Нітрат розчиняється у воді, таким чином стаючи мобільним. Там, де кількість опадів досить велика, азот вимивається в більш глибокі, ніж коренева зона, стаючи недоступною рослині. Отже, аналіз на залишковий азот не достовірний у погано дренованих ґрунтах, що зберігають вологість протягом тривалого періоду часу і який може бути втрачений за рахунок денітрифікації. Кількість азотних добрив, що застосовуються, залежить від багатьох факторів.

Спочатку потрібно знати характеристики планованого врожаю, такі як: скільки азоту виносить культура, а також потенціал її врожайності. Мінералізація ґрунтового органічного азоту також є важливим фактором. Високий рівень мінералізації скоротить норму внесення азотних добрив. Врожаї бобових збільшать ступінь мінералізації. При розрахунку доз внесення азотних добрив враховується залишковий нітрат ґрунту.

ФОРМИ АЗОТНИХ ДОБРИВ

Основні форми азоту, які виділяють у складі добрив:

• Амідна (NH₂). Перетворюється у ґрунті в амонійну, а пізніше нітратну форму.
• Амонійна (NH₄). Амонійна форма азоту частково перетворюється у нітратну.
• Нітратна (NO₃). Не затримується ґрунтом і легко вимивається у глибші шари.

Джерела азотних добрив

Всі корисні речовини рослина отримує з ґрунту, тому важливо, щоб ґрунт був наповнений поживними речовинами у достатній кількості.

Фермери зацікавлені у стабільному джерелі азотних добрив, які будуть використовуватись їхніми врожаями. Найбільше їх турбує: випаровування, іммобілізація та доступність азотних добрив. Усі джерела азоту працюють ефективно, коли використовуються належним чином. Є багато джерел азотних добрив, які використовуються протягом багатьох років.

Азот у більшості випадків використовується у вигляді суміші нітрату амонію та сечовини (28-0-0 та 32-0-0), сечовини (46-0-0), нітрату амонію (34-0-0), безводного аміаку (82-0-0) та сульфату амонію (21-0-0-24). Вибір джерела азотних добрив – це головне рішення для землекористувача. Існують переваги та недоліки в кожному з них. Можливі ситуації, коли одне джерело краще за інше.

Аміак

В основному аміак використовують при виробництві нітратної кислоти та азотних добрив. Як універсальне добрива для рослин використовують розчин аміаку.

Основним джерелом азотних добрив є безводний аміак (NH₃). Аміак одержують при взаємодії азоту повітря (78% атмосфери – це азот, N₂) з природним газом за високої температури та тиску. При збільшенні ціни на енергоносії відповідно зростає і ціна на азотні добрива. Аміак переходить у рідкий стан при температурі нижче -330^оС.

Таким чином, аміак зберігається під тиском, щоб знаходитись у рідкій формі. Аміак, пропущений над платиновим каталізатором, перетворюється на азотну кислоту. (HNO₃). Азотна кислота в суміші з аміаком дає нітрат амонію NH₄NO₃ (34-0-0). Сечовину (NH₂)₂CO (46-0-0) отримують при взаємодії надлишку аміаку з вуглекислим газом (CO₂). Взаємодія аміаку з сірчаною кислотою дає амонію сульфат. Взаємодія аміаку з фосфорною кислотою дає фосфат амонію.

Протягом багатьох років безводний аміак (NH3) був основним джерелом азотних добрив при класичному обробітку ґрунту. Безводний аміак необхідно вводити у ґрунт досить глибоко, щоб уникнути втрат газоподібного аміаку. Внесення може бути виконано під час посіву або в будь-який інший час. Однак такий спосіб внесення досить згубний по відношенню до мікрофлори та мікрофауни ґрунту. Сьогодні No-Till-фермери використовують інші джерела азотних добрив, більш м’якої дії.

Сечовина

Сечовина (NH₂)₂CO (46-0-0) – сухе азотне добриво, яким зазвичай користуються фермери. Сечовина, внесена в ґрунт або на рослинні рештки, реагує з водою, і за допомогою ензиму уреази швидко перетворюється на амоній. Це так званий гідроліз сечовини.

Оскільки аміак – це газ, він випаровується в атмосферу. Якщо амоній фіксується частинками ґрунту, він утримується в ньому та не випаровується. Кількість опадів або іригації у кількості 850 мм достатньо, щоб перемістити сечовину в ґрунт. Оскільки реакція перетворення сечовини на амоній – це ферментна реакція, відповідно швидкість перетворення зростає при підвищенні температури. Найкраще застосовувати сечовину протягом прохолодних періодів з великою кількістю опадів.

Надлишок сечовини, що залишається на поверхні землі, дає можливість випаровування аміаку, особливо за вологих, теплих умов. Краще застосовувати сечовину на сухих залишках, ніж на вологих, оскільки активність уреази менша за браку води. Суха сечовина може бути внесена стрічковим способом.

Стрічка має бути шириною 38 см для маленьких зерен або по ширині рядка. Сечовина також може застосовуватись як стартове добриво на 5-8 см з боку насіння.

Фермери використовують різні способи внесення азотних добрив. Наприклад, змішуючи розчини сечовини та нітрату амонію разом, отримують рідке добриво, що містить приблизно половину сечовини та половину нітрату амонію. Такі розчини є добрими джерелами азоту для культур. Інші азотні добрива не мають проблем втрати NH₃.

Випаровування NH₃ відбувається тому, що уреаза розкладає сечовину до NH₃ та CO₂. NH₃ розчиняється у воді, утворюючи амоній (NH₄⁺). CO₂ знижує рН розчину. Амоній, що входить до складу нітрату, сульфату та фосфату не випаровується. рН розчинів цих амонійних солей низький, оскільки азотна кислота, сірчана кислота та фосфорна кислота – це сильні кислоти, а NH₄ОН – це слабка основа. Сильна кислотна характеристика солей запобігає втраті NH₃. CO₂ – це слабкіша кислота, ніж NH₃ – слабка основа; таким чином, кислотність зростає із збільшенням CO₂.

Розрахунок часу застосування

Оптимальний час для внесення азотних добрив залежить від:

1) оброблюваної культури,

2) характеристики споживання азоту,

3) текстури ґрунту,

4) кореневої зони,

5) клімату,

6) кількості необхідного азоту.

Термін використання азоту найбільш важливий для культур з неглибокою кореневою системою, що обробляються на піщаних ґрунтах, ніж для культур з глибокою кореневою системою на суглинних ґрунтах. Максимальне споживання азоту відбувається під час швидкого зростання. Пшениця, наприклад, має найбурхливіший ріст і відповідно найбільше споживання азоту у фазі виходу в трубку.

Найбільшу частину або все азотне добриво потрібно внести досить рано, щоб мікроорганізми мали час на мінералізацію азотних добрив у нітратну форму (щоб азот став доступний рослині). Знижені температури ґрунту уповільнюють процеси мінералізації, тому азотні добрива слід вносити щонайменше за 3 тижні перед посівом.

Найшвидше споживання азоту на кукурудзі відбувається у фазі від 8-листа до викиду волоті. Більша частина азоту має бути внесена за 2 тижні у фазу максимального споживання, за умови, що цей азот знаходиться у доступній для рослини формі – у вигляді нітрату. При зрошенні, де практикується внесення азоту через воду, необхідно провести внесення за 2 тижні до активного споживання азоту.

Втрати азоту з грунту можуть проходити при:

1) вимиванні (вилуговування),

2) денітрифікації,

3) випаровування NH₃.

Питання втрати NH₃ розглянуто вище.

Вилуговування – це процес вимивання розчинного нітрату з водою. Ґрунти з високою здатністю утримувати воду можуть акумулювати значну кількість води разом із нітратом.

Вплив механічного складу (текстури) ґрунту

Для ґрунтів з хорошою текстурою (суглинки), які мають високу здатність утримувати воду, азотне добриво може бути внесене безпосередньо перед посівом або як підживлення в період найактивнішого росту. Внесення азоту має бути проведене вчасно, щоб уникнути вимивання у більш неглибокі зони.

У районах, у яких у період вегетації кількість дощів невелика, відповідно зазначена вище проблема не є актуальною. Але в районах із великою кількістю опадів час проведення підживлення є критичним. Для ґрунтів з легкою текстурою, з поганою аерацією через підвищену зволоженість дуже важливо внести більшу частину азотних добрив після того, як ґрунт висохне. Якщо азот внесений перед посівом – основний потенціал азоту втрачається внаслідок денітрифікації.

Піщані ґрунти

Для піщаних ґрунтів частина азоту може бути внесена з гербіцидом або зі стартовим добривом. Частину слід внести перед фазою максимального споживання азоту (як це було обговорено вище). Кількість азоту, що вимивається, залежить від властивостей ґрунту і здатності утримувати воду. Поліпшення структури ґрунту, безумовно, зменшує кількість вимивання нітратів.

Денітрифікація

Денітрифікація – це мікробний процес, за допомогою якого анаеробні ґрунтові бактерії (бактерії, здатні до життя без кисню повітря) утилізують (переробляють) кисень з нітрату (NO₃) для підтримки своїх життєвих процесів.

За способом харчування ґрунтові бактерії діляться на: сапрофіти, симбіоти, паразити. Багато видів бактерій сприяють активній фіксації атмосферного азоту та переводять його в органічну форму, що підвищує родючість ґрунтів.

Процес денітрифікації – це перетворення готового нітрату на різні форми азоту, які можуть бути втрачені у вигляді газоподібних оксидів азоту.

Процес денітрифікації можна відобразити у наступній схемі: 2NO₃ → 2NO₂ → 2NO → N₂O → N₂.

Різні ензими ґрунту супроводжують кожен зазначений крок. Ґрунтові бактерії виробляють ензими. Денітрифікація відбувається при нестачі кисню та достатньої кількості СО₂ та NO₃^–.

Щоб зменшити потенційні втрати азоту внаслідок денітрифікації, необхідно синхронізувати час внесення азоту із фазою максимального вживання азоту. Якщо азотні добрива доведеться вносити у фазу максимального споживання азоту, ви можете використовувати сповільнювач нітрифікації для відновлення азоту з добрива до нітрату.

Споживання і винос азоту культурами

Кількість азотних добрив, необхідна рослині, залежить від урожайності та кількості азоту, що виноситься з урожаєм.

Таблиця 1: Винос азоту культурами

Культура	Одиниця виміру на га	Винос азоту (кг)
Кукурудза	Зерно (кг/га)	0.27-0.41
	Солома (кг/га)	0.14-0.23
Пшениця	Зерно (кг/га)	0.39-0.55
	Солома (кг/га)	0.23-0.34
Силос	Зерно (кг/га)	0.27-0.45
	Силос (кг/га)	0.14-0.23
Соняшник	Зерно (кг/га)	0.01-0.02
	Силос (кг/га)	0.07-0.09
Овес	Зерно (кг/га)	0.27-0.34
	Солома (кг/га)	0.14-0.18
Соя	Зерно (кг/га)	1.41-1.68
	Солома (кг/га)	0.14-0.18
Горох	Зерно (кг/га)	0.84-0.95
	Солома (кг/га)	0.27-0.34

Рис.2 Дефіцит азоту на кукурудзі

Рекомендації по азоту

Винос азоту необхідний для розуміння скільки ж азоту виноситься з ґрунту культурою. Вимога по азоту – це кількість азоту, споживаного рослиною для росту листя, стебел, коренів і зерна. Пожнивні залишки містять залишковий азот.  Тільки через 3-4 роки після перегнивання  азот з пожнивних залишків стає доступним для рослин. Таблиця 2. Кредити по азоту

Останній врожай бобових	Кредити по азоту кг/га
Соя	0-67
Люцерна	0-156.8
Конюшина	0-84
Сухі боби	0-45

Тобто, значення кредиту можна відняти із загальної кількості необхідних азотних добрив.

Висновок

У цій статті розглянуто функцію азоту як добрива та як поживної речовини для рослин. Азот необхідний для вирощування здорового та якісного врожаю. Кількість азоту, яке потрібно внести, залежить від багатьох факторів, таких як: залишковий нітрат у ґрунті, врожаї бобових, споживання азоту культурою, потенціал урожайності, іммобілізація пожнивних залишків азотними добривами, ступінь мінералізації нітрату, органічна речовина ґрунту, ціна на зерно, рівень протеїну, рівень білка та інші показники якості врожаю

Про ефективність застосування

Ефективність застосування азотних добрив може бути вищою при правильному виборі джерела азоту. Існує багато ефективних способів внесення азотних добрив, які залежать від часу, устаткування та багатьох інших складових. Використання азотних добрив зростає, тоді як при використанні No-Till спостерігається наступне: якщо залишити пожнивні залишки на поверхні ґрунту, то рівень органічної речовини спочатку може знизитися, хоча надалі обов’язково зросте.

Це пов’язано із вивільненням азоту. Залишаючи на поверхні землі пожнивні залишки, тим самим зберігаємо вологу для майбутнього врожаю. Користуватися цим додатковим потенціалом чи ні – залежить лише від Вас.

Популярні запити

форми азоту	ph грунту	кислотность почвы таблица
грунтові бактерії	источники азота для растений	добриво азотно-фосфорно-калійне
органические вещества почвы	родючість грунтів	внесение удобрений
для чего нужен калий растениям