Физиологическая роль элемента. Азот (N) входит в группу макроэлементов и является одной из основных составляющих всех живых организмов, поэтому его роль в питании растений незаменима. Количество азота в растениях составляет в среднем 0,2 – 5% и более (от сухой массы). Он является составной частью белков и ферментов, как обязательный компонент присутствует в молекулах нуклеиновых кислот (ДНК и РНК). Азот входит в состав хлорофилла, витаминов, алкалоидов, растительных протеинов, энзимов и других органических веществ, необходимых для полноценного роста и развития растительных организмов.
От уровня азотного питания зависит интенсивность синтеза белка и других азотосодержащих соединений, влияющих на ростовые процессы в культурах. Поэтому именно в период активного роста растения, образования у него стеблей и листьев возникает максимальная потребность в этом элементе. Достаточное количество азота обеспечивает высокую продуктивность растений: активизируются ростовые процессы и замедляются процессы старения, повышается урожай и содержание белка в плодах (зерне). Внешние признаки оптимального количества азота в снабжении растений заключаются в темно-зеленой окраске листьев, активном формировании стеблей и листьев, а также полноценных репродуктивных органов. Повышение уровня азотного питания увеличивает поступление в растения фосфора, калия, кальция, магния, меди, марганца и цинка. При избытке азота наблюдается обратная закономерность.
Дефицит азота в растениях. Последствия недостатка азота в питании культур могут выразиться в замедлении роста их вегетативных органов (более слабом образовании побегов, листьев, стеблей), а также в ограниченном формировании органов плодоношения. Прежде всего, недостаток азота вызывает нарушение образования хлорофилла, что внешне проявляется в изменении окраски листьев (в первую очередь более старых) – они становятся бледно-зелеными или даже желтыми (хлороз). При остром дефиците азота листья в дальнейшем могут приобретать желто-оранжевый или красноватый оттенок. Затем они увядают, засыхают и преждевременно опадают. В результате растение не может образовать достаточное количество плодов. Значительно снижается урожай культур и ухудшается его качество (уменьшается количество белка в продукции).
Избыток азота в растениях. Не менее вреден и избыток азота для растений. Он способствует чрезмерному образованию зеленой массы, что приводит к оттоку полезных веществ из генеративных органов к вегетативным. В итоге замедляется процесс созревания урожая и снижаются его качественные показатели. У злаковых культур чрезмерные количества азота приводят к полеганию посевов; у овощных (корне- и клубнеплодовых) растений происходит интенсивный рост ботвы за счет более слабого развития корне- и клубнеплодов, в которых, к тому же, уменьшается содержание сахаров, крахмала и пр. полезных веществ. У бахчевых и овощных культур при избытке азота возникает риск накопления нитратов в токсичных пределах (выше ПДК), а у молодых плодовых деревьев интенсивный рост древесины приводит к значительному снижению порога холодо- и морозоустойчивости, что уменьшает их жизнеспособность при прохождении зимнего периода.
Содержание азота в растениях. Количество азота в растениях зависит от их вида, стадии развития, погодных и агротехнических условий. Так, в наибольшем количестве этого элемента нуждаются молодые растения, и количество азота в их тканях, а также в их зерне и семенах составляет 4 – 7%. По мере дальнейшего их развития потребность в азоте постепенно снижается. При засушливых погодных условиях наблюдается одновременное снижение содержания углеводов и накопление азота в зерне злаковых культур, масличных бобовых, кормовых и других растений. Различной потребностью в этом элементе могут обладать даже растения одного семейства. Например, овощные культуры условно делятся на четыре группы в зависимости от их требовательности к азоту. К очень требовательным (первая группа) относятся: ревень, капуста брюссельская, цветная, краснокочанная и белокочанная поздняя. Требовательные (вторая группа) включают: сельдерей, спаржу, лук-порей, тыкву, капусту белокочанную раннюю и китайскую. Представители среднетребовательных (третья группа) – это: шпинат, салат кочанный, лук репчатый, огурцы, томаты, свекла столовая, морковь ранняя, капуста листовая и кольраби. Самыми малотребовательными (четвертая группа) являются редис, лук на перо, горох, фасоль.
Неравномерно распределение азота и в самом растении. Наибольшее его количество (до 90%) входит в состав белков, находящихся в семенах. Вегетативные органы содержат значительно меньше азота, причем количество его в молодых листьях является преобладающим по сравнению с корнями и стеблями. Среди культур лидерами по содержанию этого элемента являются бобовые и масличные растения. Им значительно уступают злаки. Очень значительные количества азота могут присутствовать в листовых овощах, корнеплодах и клубнях на момент достижения ими товарной спелости – до 50% от общего количества элемента в растениях. Вместе с урожаем растения выносят из почв значительную часть азота. Для зерновых культур этот показатель составляет 100 – 150 кг/га. У овощных растений потребление азота несколько выше: 150 – 250 кг/га.
Содержание азота в почвах. Количество азота в почвах колеблется в значительных пределах и зависит от типа грунтов, их гранулометрических показателей, степени обогащения органическими соединениями (уровня их плодородия) и пр. Для пахотного слоя показатели содержания этого элемента составляют от 1,5 т/га (в песчаных и супесчаных дерново-подзолистых почвах, сероземах) до 15 т/га (в плодородных черноземах). Но основная часть азота в грунтах находится в виде сложных органических соединений. В отличие от бобовых культур, которые с помощью клубеньковых бактерий могут использовать атмосферный азот, остальные растения способны поглощать только его минеральные формы, наиболее доступные из которых – аммоний и нитраты.
Преимущество аммония как восстановленной формы азота состоит в том, что его использование в синтезе аминокислот и белков менее затратно в энергетическом выражении, и сам процесс синтеза завершается в более короткое время. Нитраты же требуют дополнительной энергии и времени для своего восстановления до аммиака (аммонификации), но они более безопасны для культур, так как не накапливаются в опасных количествах, способных вызвать отравление, ожоги тканей, а иногда и гибель всего растения.
В природных условиях корневая система растений поглощает из почвы преимущественно нитратные формы азота. Это связано с тем, что нитраты находятся в почвенном растворе и обладают высокой степенью подвижности. Но эти соединения не могут участвовать в синтезе аминокислот без их предварительного восстановления до аммония.
Большинство сельскохозяйственных культур могут успешно развиваться как на аммонийной, так и на нитратной формах. Но в зависимости от кислотности почвы многие растения отдают предпочтение определенной форме азота. Так, в грунтах со слабокислой реакцией культуры лучше поглощают нитратную форму, а у растений нейтральных и кислых почв более востребована аммонийная, поскольку нитраты могут провоцировать у них развитие хлороза. Такое разделение в питании требует дополнительной подпитки культур фосфором и молибденом (при поглощении нитратных форм) либо кальцием, магнием и калием (в случае аммиачного питания).
Азотные удобрения. Азот относится к самым дефицитным элементам питания, поскольку в почвах его содержание (доступные формы) составляет всего 0,02 – 0,5%, большая часть которого является продуктом жизнедеятельности микроорганизмов некоторых видов растений, а также разложения органических веществ. К тому же растворимые соли азота легко вымываются из пахотных слоев в более глубокие. Накопленные в почвах благодаря деятельности клубеньковых бактерий запасы азота (от 60 до 300 кг/га) являются самым доступным, безопасным и дешевым источником такого необходимого элемента. Но такое количество этого элемента не может полностью обеспечить потребность в нем сельскохозяйственных культур.
Тенденция к интенсификации сельскохозяйственного производства требует значительных запасов элементов, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность культур, поэтому аграрные технологии предусматривают пополнение пахотных почв минеральными и органическими удобрениями с целью повышения уровня их плодородия и обеспечения полноценного питания растений. Именно поэтому применяются минеральные удобрения, но не всегда их применение приводит к наилучшим результатам. Самый оптимальный вариант – это комплексное обогащение земель органическими и минеральными азотосодержащими веществами.
Одним из наиболее эффективных минеральных источников азота для культур являются нитратные удобрения (кальциевая селитра, натриевая селитра, калийная селитра). Они имеют низкий процент вымывания из плодородного слоя (около 1%), обладают высокой подвижностью и доступностью, но легко теряются из почвы газообразно (до 30% и более) в результате денитрификации, образуя N2, NO, N2O. Нитратные удобрения обладают щелочными свойствами, поэтому наиболее целесообразным является их применение на кислых почвах.
Аммиачные удобрения существуют как в твердой форме (сульфат аммония, хлористый аммоний, бикарбонат аммония), так и в жидкой (жидкий или водный аммиак, аммиачная вода, аммиакаты и др.). В отличие от нитратных, аммиачные удобрения для перехода в доступную для поглощения растениями форму должны пройти процесс нитрификации, поэтому важно правильно рассчитать время для их внесения с целью достичь оптимальных результатов от их применения. Этот вид удобрений подходит практически для всех сельскохозяйственных культур и может применяться на различных типах грунтов.
Самыми концентрированными (до 46% N) и высокоэффективными удобрениями являются амидные (карбамид или мочевина CH4N2O). Это одна из лучших форм азотных удобрений. Мочевину можно использовать как в качестве подкормок, так и для основного внесения в почву. Подходит для всех культур и для различных типов грунтов. Чтобы замедлить процесс высвобождения азота, практикуется ее совместное использование с ингибиторами.
Существует также группа аммиачно-нитратных удобрений, которые содержат одновременно нитратные и аммиачные формы азота (аммиачная селитра, сульфонитрат аммония, известково-аммонийная селитра). Аммиачная селитра (до 34% N) – это универсальное растворимое удобрение, применяющееся как для основного внесения, так и в качестве подкормки. Обладает высокой гигроскопичностью, поэтому быстро слеживается и в этом случае требует измельчения перед применением. Побочный эффект от ее применения – повышение кислотности почвы, поэтому целесообразно применять ее в смеси с известью, мелом либо другим нейтрализующим компонентом.
Кроме минеральных источников азота существуют также органические: компост, птичий помет, навоз, сточные воды, растительные остатки бобовых культур. Использование сидератов в качестве предшественников – еще один из перспективных, экологически безопасных и дешевых способов восстановления азота и повышения урожайности сельскохозяйственных культур.
Поділитись в соцмережах:
