Запас подвижного азота в почве в наибольшей мере снижается при возделывании

Обновлено: 12.09.2024

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]

В условиях дерново-подзолистых почв из всех питательных элементов азот оказывает наибольшее влияние на урожайность и качество продукции. В структуре себестоимости растениеводческой продукции заметная доля затрат приходится на применение азотных удобрений, которые порой превышают выручку от прироста урожая за счет их внесения. Такой подход неприемлем как с экономической, так и с экологической точек зрения. Как же можно повысить отдачу от азотных удобрений?

Эффективность отдельных мероприятий в каждом хозяйстве зависит от планирования норм внесения азотных удобрений, их целевого использования и контроля эффективности. При этом необходимо учитывать зависимость между различными факторами, влияющими на эффективность внесения азотных туков.

Порог рентабельности, или зона оптимума азота

Внесение азотных удобрений окупается до тех пор, пока затраты на них покрываются получаемой прибавкой урожая.

По расчетам ученых, экономически обоснованная (оптимальная) урожайность, достигнутая за счет азотных удобрений, меньше потенциально максимальной урожайности.

Основой для определения экономического оптимума служат исследования по повышению доз азотных удобрений в конкретных полевых условиях. Исследованиями установлено то количество азота, которое в условиях хозяйства обеспечит максимальный доход (рис. 1). В ситуации, когда азота внесено меньше, чем это необходимо для достижения экономического оптимума — деньги выбрасываются на ветер. При внесении азотных удобрений сверх экономического оптимума прирост урожайности не сможет покрыть затраты на их внесение.

Азот для пшеницы весной

Более точно определить значение экономического оптимума можно только после уборки урожая и проведения исследований по содержанию азота. Чем больше факторов будет учтено при планировании внесения азотных удобрений, тем точнее расчет. К наиболее важным факторам относятся:

динамика урожайности по годам;
цена на азотные удобрения;
закупочные цены на сельхозпродукцию.

Рисунок 1. Влияние цен на азотные удобрения на экономически обоснованную урожайность зерна пшеницы [3]

Влияние погодных условий и места возделывания

Многолетними исследованиями зарубежных ученых установлено, что на одном и том же месте возделывания озимых зерновых, при одинаковом предшественнике оптимальное количество азотных удобрений в разные годы может значительно различаться: от 170 до 240 кг N/га при среднем уровне 199 кг N/га (Rothamsted, Англия).

Урожайность зависит и от условий места возделывания (запасов минерального азота в почве Nmin, потенциала восполнения запасов азота, обеспеченности влагой). Эти величины нельзя точно измерить, поэтому их оценка базируется на множестве неизвестных. Уже установлено, что в условиях засухи азотные удобрения, внесенные в начале вегетации зерновых культур, в большинстве случаев имеют преимущество над их последующим дробным применением.

Влияние цен на удобрения и закупочных цен на продукцию

Цены на азотные удобрения растут по мере роста затрат на их производство, а также меняются в зависимости от мирового спроса и предложения, от курсов валют, что отражается на их рентабельности.

Ученые Германии рассчитали экономически оптимальную дозу азота, исходя из цены на зерно пшеницы 100 €/т. Из их расчета следует, что при повышении цены на КАС на 10 €/т дозу азота экономически обоснованно снижать на 2 кг N/га.

Аналогичное влияние оказывают и закупочные цены на сельхозпродукцию. При цене на КАС 180 €/т снижение или повышение закупочной цены на пшеницу на 2 €/т повлияет на величину экономически оптимальной дозы в пределах 6-8 кг N/га.

КАС — применяем без ошибок

Впрочем, на практике стоимость удобрения и закупочные цены на продукцию едва ли влияют на дозы внесения азота. Как правило, даже при более высоких ценах на азотные удобрения меньше их не вносят. Решающим является эффективность азота, выраженная окупаемостью в виде полученной дополнительной продукции. Основную роль играют такие факторы, как качество удобрения, содержание и степень усвоения питательных веществ, наличие дополнительных питательных элементов, затраты на внесение. Следует также заботиться о сбалансированном соотношении азота с фосфором и калием, поскольку чрезмерное, недостаточное или несбалансированное внесение азота с другими элементами питания может дорого обойтись.

Потребность отдельных культур в азоте определяется не только возможным уровнем урожайности, но и требуемым качеством продукции. Поэтому для улучшения качества продукции дозы азота под картофель, свёклу, лён и овощные культуры ограничены.

Источники азота для растений

Дозы азотных удобрениях рассчитывают, исходя из возможного выноса азота планируемым урожаем культуры за вычетом содержащихся в почве запасов азота в доступных для растений формах (Nmin — сумма нитратного и аммонийного азота), предшественника и доз органических удобрений.

Основные источники азота в начале вегетации весной — это запасы Nmin в почве после зимы и восполнение этих запасов в период вегетации после минерализации органических остатков (рис. 2). Эти источники играют важную роль в обеспечении растений азотом, но сильно колеблются по годам, поэтому и потребность в азотных удобрениях на одном и том же участке в разные годы может меняться.

Рисунок 2. Модель потребления азота озимой пшеницей из различных источников (урожайность зерна 80-100 ц/га) [3]

На запасы Nmin в почве весной влияют погодные условия, тип почвы и технология возделывания, от которых количество в почве доступного растениям азота может изменяться от 10 до 200 кг/га. В основном запасы минерального азота возрастают по мере окультуривания почвы. В сравнении с зерновыми, такие предшественники, как рапс, овощные и бобовые культуры оставляют после себя много растительных остатков. Постоянное внесение органических удобрений также повышает запасы в почве Nmin, которые растения используют в период вегетации.

Обильные осадки и их просачивание в осенне-зимний период вглубь почвы вымывают доступные запасы азота, поэтому судить о запасах доступного растениям азота в почве можно лишь на основе анализа почвы на содержание Nmin.

Скорость минерализации органических остатков в течение вегетации (биологическая активность почвы) и высвобождения доступного азота зависит от способа обработки почвы, ее структуры, температуры, влажности, рН почвы, аэрации, окультуренности.

В жару выше вероятность обжечь растения КАСом

Накопление азота в почве во многом определяется составом культур севооборота. Включение в севооборот многолетних трав, сидератов, бобовых культур, способствует накоплению в почве органических остатков, что позволяет снижать потребность в азотных удобрениях.

Особенности усвоения азота культурами

Разные культуры усваивают азот из почвы в различных количествах. Озимые культуры, стартующие в развитии ранней весной (рапс, пшеница, тритикале и рожь), даже при низкой температуре почвы, реагируют на минеральные удобрения значительным приростом урожая. Ввиду особенностей их биологического развития температура почвы для обеспечения их азотом играет незначительную роль.

Потребление азота культурами тесно связано не только с их биологическими особенностями, но и с уровнем возможной урожайности. Озимая пшеница активно поглощает азот после фазы колошения и при высокой урожайности. При формировании низкой и средней урожайности растения пшеницы усваивают азот из почвы значительно меньше, а к цветению этот процесс вообще прекращается. В данном случае азот, накопленный в растении, перенаправляется в формирующееся зерно.

В сравнении с озимой пшеницей, кривая потребления азота озимой рожью, озимой тритикале и озимым ячменем идет более плавно, поскольку эти зерновые культуры весной развиты сильнее, усвоив больше азота. Поэтому они образуют зерно с низким содержанием протеина.

Поглощение азота озимым рапсом также имеет свои особенности. После сева и до ухода в зимовку его растения потребляют азота 50-80 кг/га. Это говорит о том, что рапс, как озимая культура, до наступления холодов образует мощную корневую систему и может использовать азот, находящийся на глубине до 90 см. При достаточном количестве азота в почве и благоприятных условиях роста рапс может извлечь из почвы 200 кг/га азота, хотя такое количество не является необходимым для формирования высокой урожайности.

Безводный аммиак

Для рапса также характерна ярко выраженная потребность в азоте с начала возобновления вегетации весной и вплоть до цветения. При урожайности семян более 40 ц/га к периоду цветения биомассой рапса потребляется около 300 кг/га азота. В дальнейшем усвоение азота культурой заметно снижается. С урожаем семян рапса выносится только 140 кг/га азота. После уборки значительное количество азота остаётся в почве с пожнивными остатками и соломой. Результаты исследований показывают, что по сравнению с другими культурами рапс имеет наибольшую разницу между потреблением азота и выносом его с урожаем.

Озимый рапс и азот

Культуры с длительным периодом вегетации (кукуруза и сахарная свекла) в жаркие летние месяцы потребность в азоте во многом компенсируют из запасов почвы. В этом случае прирост урожая можно получить за счет органических удобрений. При регулярном внесении органических удобрений можно рассчитывать на постепенное высвобождение из них азота в течение всего периода вегетации.

Сложность определения потребности в азотных удобрениях

В годы с высоким содержанием в почве доступных форм минерального азота Nmin и значительным усвоением его растениями даже при внесении небольших доз азотного удобрения можно получить оптимальную урожайность.

Установлено, что между урожайностью и дозой азотного удобрения часто нет прямой взаимосвязи. Поэтому на практике при определении дозы азотного удобрения нельзя исходить только из планируемой урожайности. По этой же причине невозможно дать общие рекомендации по внесению азотных удобрений. Каждую ситуацию следует рассматривать отдельно не только на конкретном поле, но и в разрезе элементарных неоднородных участков поля. В таких условиях определяющими остаются опыт и знания самого агронома.

Для расчета потребности культуры в азотных удобрениях чаще используют балансовый метод:

Планируемая урожайность × содержание N в культуре (вынос с урожаем) = общая потребность в азоте – запасы в почве Nmin к началу вегетации – минерализация органического вещества за вегетацию (в зависимости от содержания в почве гумуса, предшественника, органических удобрений) ± корректировка в зависимости от условий произрастания, состояния посевов и начала вегетации. В итоге получаем потребность культуры в азотном удобрении.

Для корректировки дозы азота при некорневых подкормках зерновых культур в зависимости от условий вегетации применяется экспресс-анализ растений в фазу трубкования — колошения, который наиболее точно показывает обеспеченность посевов азотом.

Современная сенсорная техника (технологии точного земледелия) позволяет определять изменения качественного состава почвы на неоднородных участках и уровень поступления в растения азота, благодаря чему также повышается эффективность использования удобрений.

Предпосылки эффективного усвоения азота:

Оптимальный уровень кислотности почвы (рН 5,5-6,0).
Достаточная обеспеченность почвы подвижными формами фосфора и калия (200-300 мг/кг), серой, магнием, микроэлементами. Использование комбинированных азотно-серных удобрений (при высокой потребности культур в сере), азотно-фосфорных удобрений или NPK для ускорения развития культур в сложных условиях осени или весной.
Равномерное распределение и заделка в почву пожнивных остатков, органических и минеральных удобрений, благодаря чему урожайность зерна может увеличиваться на 2-5 ц/га.
Качественная подготовка почвы и оптимальные сроки сева.
Здоровое состояние растений (своевременное применение средств защиты растений).
В засушливых регионах важно использовать влагосберегающие технологии, подбирать устойчивые к стрессу от засухи культуры, а азотные удобрения вносить преимущественно в начале вегетации.

Введены новые субсидии для стимулирования внесения минудобрений

Дефицит питательного элемента может проявиться при недостаточном развитии корневой системы в период похолодания или засухи. В этом случае целесообразны некорневые подкормки. При запланированной урожайности зерновых культур свыше 40 ц/га рекомендуется профилактическое внесение микроудобрений при инкрустации семян перед севом и в некорневые подкормки посевов в критические периоды развития.

Продовольственной пшенице необходимо больше азотных удобрений для достижения качественных параметров, чем фуражной. Подкормка посевов азотом до стадии ДК39 (флаг-лист) работает на урожай зерна. Последующие подкормки от стадии ДК49 (начало колошения) улучшают качество зерна, повышают содержание сырого протеина. Прежде, чем проводить позднюю подкормку азотом с целью повышения качества зерна, нужно рассчитать компенсацию этих затрат возможной доплатой за качество зерна.

На легких песчаных и супесчаных почвах не рекомендуются поздние азотные подкормки пшеницы. В благоприятные по влагообеспеченности годы с высокой запланированной урожайностью целесообразны подкормки озимых зерновых азотом в фазу колошения. В регионах с повторяющимися засухами целесообразно объединять 2-ю и 3-ю подкормки азотом в одну в фазу трубкования с применением медленнодействующих азотных удобрений.

Анализируем баланс азота

После уборки урожая агроном сопоставляет затраты на возделывание культуры и полученный от ее реализации доход. В отношении азотных удобрений это означает рассчитать баланс азота, который поможет определить эффективность доз азотных удобрений для конкретной культуры. Баланс азота выражается в сальдо (разница между приходом и расходом) (рис. 3).

На основании результатов многочисленных опытов и производственных данных немецкие специалисты пришли к следующим выводам:

На плодородных суглинистых почвах при оптимальной урожайности зерна озимой пшеницы 80-90 ц/га эффективность азотных удобрений высокая и обеспечивает небольшое положительное сальдо азота.
На легких супесчаных почвах получение оптимальной урожайности (45-55 ц/га) связано с существенным ростом сальдо в балансе азота. Причиной тому являются высокие потери азота при вымывании и низкий потенциал его дополнительного поступления.
Условия, которые ведут к повышению урожайности (почвенные условия и оптимальная технология возделывания), снижают сальдо в балансе азота.
Сохранение посевов пшеницы здоровыми до созревания с помощью применения пестицидов улучшает усвоение азота и снижает его непродуктивные потери.

Рисунок 3. Соотношение баланса азота с уровнем урожайности озимой пшеницы на разных по плодородию почвах [3]

Отечественными учеными-агрохимиками предложены ориентировочные оптимальные параметры интенсивности баланса азота (поступления к выносу урожаем) в зависимости от продуктивности пашни для условий Беларуси (табл.). Показатель интенсивности на уровне 100% характеризует бездефицитный, а выше этого — положительный баланс.

Таблица. Оптимальная интенсивность баланса азота (%) в зависимости от продуктивности культур [2]

Продуктивность, ц/га к. ед.	Суглинистые и супесчаные почвы на морене	Супесчаные на песках и песчаные почвы
Продуктивность, ц/га к. ед.	Интенсивность баланса азота, %
Более 60	130-140	-
51-60	120-130	-
41-50	110-120	120-130
20-40	100-110	100-110

Заключение

Экономически обоснованные дозы азотных удобрений могут существенно различаться в зависимости от почв, региона, хозяйства, погодных условий в период вегетации. Запасы в почве доступного азота весной и восполняемые ресурсы N после минерализации органического вещества почвы в течение вегетации являются основополагающими для расчета потребности культур в дополнительном внесении азотных удобрений. На эффективное усвоение азота культурами влияют условия внесения азотного удобрения (влагообеспеченность и рН почвы, доступность макро- и микроэлементов, структура почвы и др.). Решающим фактором является прирост урожая в результате внесения удобрений, покрывающий затраты на его приобретение и применение.

Удобряем с выгодой

Азот – один из основных элементов питания. Среднее его содержание в растениях составляет 1-3% от массы сухого вещества. Азот входит в состав белков (16-18% их массы), нуклеиновых кислот, хлорофилла, алкалоидов, фосфатидов, ферментов и т.д. Нет азота в жирах и углеводах (в т.ч. сахарах, крахмале), в клетчатке. Содержание азота в растениях существенно изменяется в зависимости от вида растений, их органов, возраста. Богаче всего азотом семена, особенно бобовых культур, меньше его в сочных растениях. Обеспечение растений азотом во многом зависит от скорости разложения органического вещества почвы, на которую оказывают сильное влияние условия окружающей среды, уровень агротехники и плодородия почвы, система применения удобрений. Растения хуже усваивают азот при холодной погоде, при содержании сада под дерном, на неизвесткованных кислых почвах. Недостаток азота особенно резко сказывается на росте вегетативных органов, что в конечном итоге ведет к недобору урожая.

Признаки недостатка азота:

— изменение окраски листьев (они желтеют или краснеют);

— мелкие размеры листьев, плодов, соцветий;

— короткие, тонкие стебли, мало боковых побегов, слабое кущение;

— ускоренное созревание плодов и раннее опадение листьев;

— в теплицах плохо завязываются, желтеют и опадают завязи.

Признаки избытка азота:

— задержка и неравномерность созревания у растений;

— склонность к полеганию;

— значительная поражаемость болезнями.

— слабая сопротивляемость неблагоприятным погодным условиям.

Формы азотных соединений, используемые растениями для питания

Главными источниками азота для питания растений служат соли азотной кислоты и соли аммония, т.е. нитратный и аммонийный азот. В конце 19 века царила теория нитратного питания, а значение аммиака как непосредственного источника азота отрицали. Современная научная теория азотного питания растений разработана русским ученым Д.Н. Прянишниковым. Он доказал, что аммоний и нитрат-ион равноценные источники азота для растений, если каждому иону будут созданы благоприятные условия усвоения культурами.

Аммонийное питание растений. Аммоний непосредственно используется для образования аминокислот, но при этом в растениях должно быть достаточно углеводов. Последние необходимы для образования органических кислот, которые с аммиаком образуют аминокислоты. Уровень накопления углеводов зависит от природы и возраста растений. В раннем возрасте углеводов мало, и, хотя аммиак, поступивший в растения связывается в аспарагин, при его избытке происходит отравление растений. Отсюда следует практический вывод: в начале развития растений аммонийные соли [(NH₄Cl, (NH₄)₂SO₄)] нежелательны, особенно для внесения в рядки. Это ограничение не относится к картофелю, клубни которого богаты углеводами (крахмалом).

Нитратное питание растений. При питании растений нитратным азотом он не используется непосредственно в синтетических процессах. Необходимо предварительное восстановление нитратов в катион аммония через нитрит, гипоитрит, гидроксиламин

Восстановление нитратов до аммиака может идти уже в корнях растений и осуществляется при помощи металлоферментов, содержащих микроэлементы:Mo, Wa, Fe, Cu, Mn. Такое превращение NO₃ в NH₃ происходит по мере потребности растений в аммонии. Невосстановленные нитраты (в отличие от аммиака) безвредны для растений и могут накапливаться в них в больших количествах.

Условия эффективного азотного питания.

1.Необходимым условием азотного питания является вода. В засушливых районах (без орошения) эффективность азотных удобрений низка. С другой стороны, в засушливые годы растения, развившие под влиянием внесенных азотных удобрений большую биомассу, страдают от засухи сильнее.

2.Темпы поступления азота в растения уменьшаются с возрастом, но у различных растений по-разному. У яровой пшеницы поступление азота прекращается после наступления фазы колошения, а у овощных культур потребление азота более растянутое. Поэтому в полеводстве удобрения вносят чаще однократно, а в овощеводстве – дробно, учитывая продолжительность потребления элементов питания овощными культурами и их требовательность к питательному режиму почв.

3.Исключение азота во второй половине вегетации из питательной среды ведет к увеличению процента крахмала в картофеле, сахара – в сахарной свекле, жира – в подсолнечнике. Следовательно, для получения продукции хорошего качества во второй половине вегетации азотные подкормки не применяют.

4.Наилучшим для азотного питания растений является сочетание нитратного и аммонийного азота. Нитратные удобрения следует применять в начале роста растений, а аммонийные – в последующем, в течение вегетации.

5.При аммонийном питании растений большое значение имеет увеличение содержания K, Ca, Mg – т.е. нейтральные почвы предпочтительны для применения аммонийных удобрений.

6.Нитратные удобрения предпочтительно применять на слабокислых почвах, при этом особо важна роль фосфора и молибдена. При недостатке последнего задерживается восстановление нитратного азота до аммиака.

Содержание азота в почве и динамика его соединений

Содержание азота в пахотном слое различных почв составляет 0,05-05% и основная его часть находится в виде сложных органических соединений. Главный источник азота в почве – гумус, в котором содержится примерно 5% азота. Чем выше содержание гумуса в почве и мощнее гумусовый слой, тем больше в ней азота. Много азота в мощных черноземах, мало в дерново-подзолистых почвах и сероземах. Общий запас азота в пахотном слое колеблется от 1,5 т/га в супесчаной дерново-подзолистой почве до 15 т/га в мощном черноземе. Однако доступного для растений азота в почве немного. Если принять общее содержание азота за 100%, то 94-95% его находится в органической форме; 3-5% в форме аммония, фиксированного глинистыми минералами и лишь1% от общего содержания азота находится в минеральной форме, доступной для растений (это нитратный азот и обменный аммоний). Поэтому обеспеченность растений азотом зависит от скорости минерализации азотистых органических веществ. Ежегодно на дерново-подзолистой почве минерализуется примерно 1%, а на черноземах – 0,5% органического вещества почвы. На черноземах процесс минерализации протекает медленнее из-за меньшего количества осадков.

Распад азотистых органических веществ почвы до аммиака называется аммонификацией. Она осуществляется обширной группой аэробных и анаэробных микроорганизмов (бактерий, актиномицетов и плесневых грибов). Аммонификации подвержены белки и другие азотсодержащие органические соединения (растительные остатки, гумус, органические удобрения, останки животных и т.д.).

Под влиянием протеолитических ферментов, выделяемых микроорганизмами, белковые вещества гидролизуются до аминокислот, от которых в последующем отщепляется аммиак, который:

1)образует соли с органическими и минеральными кислотами

2)поглощается почвенными коллоидами

Большая часть образовавшегося в процессе аммонификации аммиака превращается в почве в аммонийные соли, усваиваемые растениями, а часть аммиака окисляется до нитратов. Этот процесс называется нитрификацией.Она осуществляется группой специфических бактерий, для которых это окисление является источником энергии. Нитрификация идет в две фазы.

— Окисление аммиачных солей до азотистой кислоты (при помощи бактерий рода Nitrosomonas, Nitrosospira): 2NH₃ + O₂ = 2HNO₂ + 2H₂O

— Окисление азотистой кислоты до азотной (при помощи бактерий рода Nitrobakter): 2HNO₂ + O₂ = 2HNO₃

Образовавшаяся в результате нитрификации азотная кислота нейтрализуется бикарбонатами кальция и магния или поглощенными основаниями почвы:

В анаэробных условиях азотистые органические вещества разлагаются до аммиака, в аэробных соли аммония окисляются до нитратов. При благоприятных для нитрификации условиях основная масса быстро окисляется до нитратов. В черноземных почвах такие условия присутствуют, поэтому для этой зоны содержание нитратного азота используется для диагностических целей – по его количеству судят об обеспеченности почв нитратным азотом.

Условия эффективного протекания процессов аммонификации и нитрификации

Показатели	Аммонификация	Нитрификация
рН	слабокислая, нейтральная, слабощелочная	нейтральная
влажность почвы	не менее 40% ПВ	60% ПВ
температура	не менее 5 0 С	25-28 0 С
отношение к О₂	аэробные, анаэробные условия	аэробные условия
наличие катионов	Са, Mg	Р₂О₅, Мо

В благоприятных условиях в почве может накопиться до 300 кг/га азота, но реально в черноземах Западной Сибири текущая нитрификация составляет 50-70 кг/га. Максимальное накопление нитратов происходит в чистых парах, но там же имеется опасность их наибольших потерь при несоблюдении правил агротехники. Много накапливается нитратного азота при возделывании пропашных и овощных культур. Под зерновыми культурами нитратов практически не бывает из-за уплотнения почвы. Процесс нитрификации способствует накоплению в почве доступного для растений азота. Но на легких почвах нитраты могут промываться, что ведет к загрязнению грунтовых вод, водоемов и к непродуктивным потерям азота.

Источники почвенного азота

Естественным источником пополнения запасов азота в почве является азот атмосферы. В воздухе содержится 78% азота; над каждым гектаром — 80 тыс.т. азота. Но молекулярный азот недоступен большинству растений (кроме бобовых культур). Главные источники пополнения запасов азота в почве – азотфиксирующая способность свободноживущих и клубеньковых микроорганизмов, а также поступление его с атмосферными осадками.

Поступление азота с атмосферными осадками. Из атмосферы азот может поступать в виде аммиака или нитратного азота. Аммиак образуется при гниении азотсодержащих веществ на поверхности земли. В воздухе присутствует и нитратный азот, который образуется при взаимодействии оксидов азота с атмосферной влагой; оксиды, в свою очередь, образуются при грозовых разрядах. Приход азота с атмосферными осадками невелик и составляет порядка 3-5 кг/га в год.

Фиксация азота несимбиотическими (свободноживущими) микроорганизмами – бактериями, грибами, водорослями. Из хорошо известных бактерий к этой группе относится азотобактер. Для своей жизнедеятельности азотфиксаторы нуждаются в углеводах. Поэтому чем больше в почве легкоусвояемых веществ (в частности пожнивных и корневых остатков), тем интенсивнее размножаются азотфиксаторы и больше в почве накапливается азота. Факторы, ограничивающие их жизнедеятельность: недостаток в почве усвояемых веществ, кислая реакция почвы, низкая температура, недостаток или избыток влаги, недостаток фосфора и калия в почве.Свободноживущие микроорганизмы накапливают 5-10 кг/га азота в год.

Фиксация азота клубеньковыми бактериями. Большее количество азота из воздуха поглощают клубеньковые бактерии, живущие в симбиозе с бобовыми растениями, особенно многолетними. По данным ряда исследователей, ежегодно на посевах клевера может накапливаться 150-160, люпина – 160-170, гороха и фасоли 70-80, люцерны 250-300 кг/га азота. В среднем на посевах бобовых может накопиться 100-200 кг/га азота в год. Примерно 1/3 этого количества азота остается в пожнивных остатках и поступает в почву. Для клубеньковых бактерий благоприятными факторами их жизнедеятельности являются: нейтральная реакция среды (известкование способствует их размножению); достаточное количество K, Р₂О_5, В, Мо; аэробные условия.

Перечисленные источники пополнения природных запасов азота представляют несомненный практический интерес, но они составляют лишь незначительную часть того количества азота, который выносится растениями. Поэтому необходимо принимать меры по пополнению запасов азота. Наиболее ощутимый и реальный путь – внесение удобрений.

Потери азота из почвы

Содержание минеральных соединений азота в почве постоянно изменяется – наряду с пополнением его запасов происходят его потери вследствие ряда факторов.

Вымывание нитратов из почвы осадками и дренажными водами обусловлено тем, что нитратный азот не образует в почве малорастворимых соединений и не поглощается отрицательно заряженными коллоидами почвы. Легкоподвижные нитраты находятся в почвенном растворе и могут вымываться. Наибольшее вымывание происходит на легких почвах при избыточном увлажнении и орошении, особенно в паровых полях. Поэтому при поливах нельзя допускать смыкания поливных вод с грунтовыми.

Меры борьбы с непродуктивным вымыванием нитратов из почвы:

— на легких почвах внесение азотных удобрений дробно в течение вегетации;

— правильный подбор форм удобрений в конкретных условиях: на легких почвах вносить аммонийные удобрения, на тяжелых — нитратные;

— строгое регулирование поливного режима;

— соблюдение правильной агротехники (изреженность посевов приводит к увеличению вымывания нитратов);

— применение ингибиторов нитрификации при избыточном увлажнении.

Денитрификация – процесс восстановления нитратного азота до газообразных форм (NO, N₂O, N₂) в результате жизнедеятельности почвенных микроорганизмов — денитрификаторов. Они активно развиваются при отсутствии кислорода воздуха, т.е. являются анаэробами и для дыхания используют кислород нитратов, восстанавливая азот до свободной молекулярной формы. Процесс протекает под действием ферментов — нитратредуктазы и нитритредуктазы. Наиболее активно денитрификация развивается при анаэробных условиях и щелочной реакции почвы, при избыточном количестве в почве органического вещества, богатого клетчаткой и высокой влажности почвы. Процесс денитрификации протекает практически на всех почвах, т.к. полного аэробиозиса не бывает даже при хорошей структуре и оптимальной влажности почвы. В холодную погоду денитрификация протекает слабее.

Улетучивание азота из почвы может происходить и в виде аммиака. Это может происходить: а) при внесении аммонийных солей в карбонатные почвы. В этом случае происходит взаимодействие карбонатов с аммиаком с образованием (NH₄)₂CO₃ (карбоната аммония), который, будучи нестойким соединением, разлагается с выделением NH₃; б)при внесении мочевины поверхностно она аммонифицируется с образованием (NH₄)₂CO₃ и дальнейшим выделением аммиака; в)велики потери аммиака на легких почвах, особенно при высокой температуре. Для снижения непродуктивных потерь азота вследствие улетучивания аммиака требуется глубокая заделка удобрений и правильный подбор форм азотных удобрений на различных почвах.

Иммобилизация. Азот является пищей не только для высших растений, но и для микроорганизмов, что приводит к конкуренции между ними. Микроорганизмы строят белок своих тел, используя углеводы и азот (как почвенный, так и поступивший с удобрениями). Особенно интенсивно поглощают они азот при внесении органического вещества, богатого клетчаткой (при запашке соломы после уборки зерновых культур, внесении опилок в теплицах и т.д.). В этом случае микроорганизмы бурно размножаются, используя клетчатку как энергетический материал, и в их телах закрепляется азот. Процесс это обратимый — при отмирании микроорганизмов их тела минерализуются и азот возвращается в почву. Для снижения иммобилизации азота микрофлорой почвы к растительным остаткам, богатым клетчаткой, добавляют 1-2% минерального азота.

Необменное поглощение (фиксация) аммония в почве. При попеременном увлажнении и высушивании почвы катионы NH₄ закрепляются (фиксируются) в необменной форме. Необменно-поглощенный аммоний не подвергается действию нитрифицирующих бактерий и условно потерян для растений. Активно этот процесс идет на солонцовых почвах и солонцах. Для снижения фиксации аммония удобрения следует заделывать в слой постоянного увлажнения.

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.