Преобразование азота в почве

Преобразование азота в почве

Преобразование азота в почве

Одним из самых важных элементов в питании растений является азот. Он является неотъемлемой составляющей протеинов, хлорофилла, ферментов и многих других компонентов, необходимых для роста и развития растений. Азот нужен растению для накопления массы как составляющая белков – строительных материалов, а также для фитогормональной регуляции и работы ферментов.

[]
1 Step 1
ПОЛУЧАЙТЕ ЦЕНЫ НА СЕМЕНА ПРЯМО НА ВАШ EMAIL
keyboard_arrow_leftPrevious
Nextkeyboard_arrow_right

Как в почве, так и в удобрениях азот может находиться в разных формах. При этом наиболее распространенной формой является нитрат, что связано также с тем, что в процессе преобразований в почве различные азотные удобрения так или иначе приходят к азотной формы. Таким образом и большая часть удобрения усваивается растениями в форме нитрата. В свою очередь, различные формы азота ведут себя в растении по-разному и также осуществляют на ее развитие различное влияние. В общем удобрения азотом является сложной стратегией, просчеты в которой могут не только стоить предприятию чрезмерных расходов, а также снижать урожайность и ухудшать качество выращенной продукции.

Очень сложно правильно просчитать потребности растений в азотных удобрениях. Для этого недостаточно знать, какой объем питательного элемента нужен определенной культуре, исходя из ожидаемого уровня урожайности. Важными факторами здесь являются минерализация почвенного органического азота, возможно допоставки азота дальше в течение вегетации растений, а также его вероятна фиксация в почве. Так, высокий уровень минерализации позволяет сокращать норму внесения азотных удобрений, хотя просчитать поставки азота очень трудно. Это связано с тем, что оно сильно зависит от течения погодных условий. В зависимости от того, как быстро прогреваться почву, сколько в нем будет влаги и насколько активно сразу же сработают микроорганизмы, которые осуществляют минерализацию, высвобождение азота может проходить как медленно и в нужное культуре время, так и молниеносно, в период, когда потребности в элементе уже может и не быть. Различные предшественники также способны по-разному влиять на вероятное высвобождение азота с их пожнивных остатков. Так, высшая степень минерализации наблюдается после выращивания бобовых. Как вероятный объем высвобожденного азота зависит от вида почв, так и различные грунты требуют разного объема так называемого остаточного азота. Соответственно, при расчете фактической потребности в удобрении учитывается целый ряд показателей.

Важным показателем является содержание минерального азота в почве (Nmin), который измеряется в зоне расположения корней, обычно на глубине до одного метра. Стоит отметить, что этот показатель одномоментным, то есть он показывает объем минерализированного азота на время проведения отбора пробы, обычно ранней весной, поэтому его можно рассматривать как объем доступного для растений азота на время начала вегетации. В зависимости от качества почв и течения погодных условий показатель Nmin может значительно изменяться, поэтому при возможности его желательно определять точным проведением анализа. Часто измерения проводят на трех слоях: 0-30 см; 30-60 см; и 60-90 см. Для дальнейшей работы берут общую сумму минерализированного азота из всех трех слоев, походка данные по каждому отдельному слою также могут помочь сориентироваться, в какое именно время развития растение доберется до каких запасов. Если же возможности провести точный анализ не существует, то используют усредненные данные. Обычно, чем тяжелее грунт и чем больше в нем доля глины и гумуса, тем больше ожидаемый показатель Nmin можно брать в расчет. В среднем на дилювиальних почвах показатель Nmin может составлять от 30 до 60 кг / га, на лесных и бурых почвах – 80-120 кг / га, на черноземах – 120-180 кг / га, на глинистых почвах – 100-210 кг / га . При этом минерализованный в почве азот имеет две формы: NH 4 + NO 3 , где наибольшая доля приходится на нитрат. На показатель Nmin влияет много факторов. Наиболее весомыми среди них есть объем азота, остался после предшественника, объем высвобожденного азота осенью, внесение его с удобрениями, встраивание в органическое вещество почвы, усвоение азота посевами до зимней паузы в вегетации и тому подобное.

Вторым показателем, характеризующим предложение азота из грунтов, является Nmob. Он также должен приниматься во внимание при расчете потребности в азотном удобрении. Следует отметить, что именно Nmob больше усложняет расчеты по азоту, поскольку именно часть его высвобождения сильно зависит от температуры и влажности почвы. Наиболее активное высвобождение при этом будет наблюдаться при температуре выше 20 ° С и водонасыщенности почв на уровне 50-60%.

Данный показатель характеризует тот объем азота в почве, который органически связанным, но может мобилизоваться со временем. Nmob объединяет в себе три показателя: Nmob из почвы, который образуется при высвобождении азота из органического вещества почвы в течение вегетации; Nmob с предшественника, характеризующий объем азота, высвободится из пожнивных остатков предшественника в зависимости от того, какая это была культура; и Nmob из органических удобрений, если они вносятся.

Необходимо помнить, что Nmob есть только приблизительным значением. К тому же если почвы уплотнены или заиленные, с образованием крупных комочков и с плохой структурой, доля вероятно призванного со временем азота также будет снижаться. Из-за этого даже после определения суммы Nmob целесообразно хорошо оценить состояние почв и при необходимости брать в расчет только часть рассчитанного объема азота. Часто при неудовлетворительном состоянии почвы берут около 70-80% рассчитанного количества азота Nmob. К тому же заданные показатели Nmob значительно зависят от глубины рыхлого слоя почвы. Это связано с тем, что высвобождение азота в рыхлом слое проходит легче и активнее, чем в уплотненном. Поэтому, если хозяйство работает по технологии прямого сева, в расчет берется не более 40% рассчитанного объема Nmob .

Общий показатель Nmob также зависит от вида грунта и содержания в нем гумуса. Так, на дилювиальних почвах с содержанием около 2% гумуса он может составлять 30-50 кг / га, в то время как на черноземах с 3,5% гумуса – 120-150 кг / га. Для упрощения подсчета показатель Nmob из почвы может приравниваться к количеству баллов, полученных почвами при бонитировке, как это делается, например, в Германии. Там оценка почв ведется от 0 до 100 баллов, где 100 баллов получают очень качественные черноземы. Соответственно, в них показатель Nmob тоже берется за 100 кг / га. В то же время от дилювиальних почв, оцененных примерно в 30 баллов, можно ожидать около 30 кг / га. Nmob с предшественника тоже может значительно отличаться у разных культур. Так, например, зерновые оставляют после себя около 10-20 кг / га азота, рапс – 40-70 кг / га, сахарная свекла – 40-80 кг / га, в то время как бобовые – 40-100 кг / га. Nmob из органического удобрения очень трудно определить. Его размер зависит от вида удобрения и регулярности его внесения. Следует помнить, что высвобождение азота из органических удобрений проходит не равномерно, а в большем объеме в первый год после применения, и дальше в среднем по 10-20% в течение 3-4 лет.

Зная потребность в азоте в определенной культуры и ожидаемый уровень ее урожайности, можно рассчитать, какой действительный объем удобрения должен быть внесен.

Также важным является показатель так называемого остаточного азота, или Nfix, который является тем объемом элемента будет фиксироваться почвой и не будет поступать в растения. Весь азот, содержащийся в почве, не может быть использован растениями полностью, поэтому его определенная доля всегда остается. Различным почвам характерна различная способность к удержанию азота. Это связано с встраиванием азота в органическое вещество почвы и содержанием в почве так называемых коллоидов, которые представлены частицами гумуса и глинистыми минералами. Они несут на своей поверхности свободные связи с отрицательным зарядом и способны присоединять к себе положительно заряженные катионы, такие как NH 4 +, Удерживая их. Поэтому тот объем Nfix, который будет фиксироваться, также должно приниматься в расчет. Чем беднее почвы питательными веществами, тем вероятнее, что большая часть удобрений на них свяжется. Чем тяжелее почвы и чем больше в них содержание глины и гумуса, тем выше будет показатель Nfix . Так, например, песчаные почвы способны связать около 10-25 кг / га, суглинки – 25-50 кг / га, лессовые почвы – 20-40 кг / га и глинистые – 30-60 кг / га азота.

Еще одним показателем, характеризующим возможное допоставки азота, является так называемый Nair – или азот, который может фиксироваться с воздуха. Следует отметить, что этот показатель довольно редко серьезно берется в расчет и даже при благоприятных предпосылках составляет не более 10-25 кг / га. Поэтому им при расчете часто пренебрегают. Таким образом, зная потребность в азоте в определенной культуры и ожидаемый уровень ее урожайности, можно рассчитать, действительный объем удобрения должен быть внесен, когда от общей потребности в удобрении будут вычтены все возможные источники допоставки: Nmin, Nmob и возможно Nair, а также будет добавлена ​​потребность самой почвы – Nfix.

Следующим важным вопросом азота встает выбор его правильной формы для удобрения. Следует помнить, что азот преимущественным образом попадает в растения двумя путями. Так, благодаря хорошей растворимости и слабом связыванию в почве азотная форма усваивается растением с током массы. Это означает, что для того чтобы нитратный азот усвоился, растение должно только осуществлять транспирацию жидкости, а всасывание нитратов будет проходить самовольно вместе с водой – грунтовым раствором, в котором они растворены. С другой стороны, это также означает, что когда концентрация нитратов в почвенном растворе высокая, растение не может регулировать их попадание в нее. Поэтому азотные удобрения иногда могут попадать в посевы в неблагоприятное время и вызывать на них даже негативное воздействие. Второй путь усвоения азотных удобрений – это диффузия, путем которой к растениям попадает аммонийная форма азота. Благодаря вероятной прочной фиксации аммония на коллоидах-ионообменник для его усвоения растение имеет «прилагать усилия», а проникновение азота внутрь тогда проходит по градиенту концентрации. Это делает невозможным перенасыщение растения аммонийный азот, поэтому его усвоение проходит урегулирован. Разница в путях усвоения отдельных форм азота может помочь при выборе соответствующей формы удобрения в зависимости от состояния посевов. Так, при слабых посевах, которые необходимо быстро и эффективно поддержать, большее предпочтение следует предоставить использованию азотной формы, в то время как аммонийную форму целесообразнее использовать на достаточно сильных посевах и достичь этим более медленного усвоения питательного элемента. Благодаря вероятной прочной фиксации аммония на коллоидах-ионообменник для его усвоения растение имеет «прилагать усилия», а проникновение азота внутрь тогда проходит по градиенту концентрации. Это делает невозможным перенасыщение растения аммонийный азот, поэтому его усвоение проходит урегулирован. Разница в путях усвоения отдельных форм азота может помочь при выборе соответствующей формы удобрения в зависимости от состояния посевов. Так, при слабых посевах, которые необходимо быстро и эффективно поддержать, большее предпочтение следует предоставить использованию азотной формы, в то время как аммонийную форму целесообразнее использовать на достаточно сильных посевах и достичь этим более медленного усвоения питательного элемента. Благодаря вероятной прочной фиксации аммония на коллоидах-ионообменник для его усвоения растение имеет «прилагать усилия», а проникновение азота внутрь тогда проходит по градиенту концентрации. Это делает невозможным перенасыщение растения аммонийный азот, поэтому его усвоение проходит урегулирован. Разница в путях усвоения отдельных форм азота может помочь при выборе соответствующей формы удобрения в зависимости от состояния посевов. Так, при слабых посевах, которые необходимо быстро и эффективно поддержать, большее предпочтение следует предоставить использованию азотной формы, в то время как аммонийную форму целесообразнее использовать на достаточно сильных посевах и достичь этим более медленного усвоения питательного элемента. поэтому его усвоение проходит урегулирован. Разница в путях усвоения отдельных форм азота может помочь при выборе соответствующей формы удобрения в зависимости от состояния посевов. Так, при слабых посевах, которые необходимо быстро и эффективно поддержать, большее предпочтение следует предоставить использованию азотной формы, в то время как аммонийную форму целесообразнее использовать на достаточно сильных посевах и достичь этим более медленного усвоения питательного элемента. поэтому его усвоение проходит урегулирован. Разница в путях усвоения отдельных форм азота может помочь при выборе соответствующей формы удобрения в зависимости от состояния посевов. Так, при слабых посевах, которые необходимо быстро и эффективно поддержать, большее предпочтение следует предоставить использованию азотной формы, в то время как аммонийную форму целесообразнее использовать на достаточно сильных посевах и достичь этим более медленного усвоения питательного элемента.

Очень интересным удобрением также мочевина. Установлено, что она может сразу же усваиваться растениями, причем для нее не характерно связывание на ионообменника. Однако изменение мочевинные формы азота в почве происходит очень быстро, особенно при высоких температурах. Преобразование мочевины на первом этапе происходит до аммония. В этом процессе, который носит название гидролиза мочевины, участвует вода и специальный фермент – уреаза. Так, 75% мочевины при температуре 2 ° С превратится в аммоний в течение 4 дней. При температуре 10 ° С для этого уже потребуется только 2 дня, 20 ° С – только 1 сутки. Водонасыщенность почвы при этом должна быть на уровне 40%. Как избыточное количество воды в почвах, так и ее недостаток значительно замедляют ход процесса. Следующее преобразования аммония идет уже к нитрата. Для реализации этого процесса нитрификации необходимые кислород и специальные микроорганизмы – nitrosomonas и nitrobacter. Для нитрификации кроме температуры почв и влажности большое значение имеет также показатель рН. Оптимальная влагоемкость почвы для процесса нитрификации тоже должна составлять около 40-60%. Тогда для преобразования 50% аммония на нитрат при температуре 5 ° С понадобится около 6 недель, при 10 ° С – две недели и при 20 ° С – только семь дней. Оптимальный показатель рН для образования нитрата составляет 6-7. Практическое приостановление процесса нитрификации наблюдается в почвах, которые имеют показатель рН, ниже 5,5. Когда рН почвы превышает 7 – вероятными становятся потери азота в форме аммиака.

Кроме преобразований различных форм азота важное значение имеет их влияние на растения и возможность их использования. Так, в отношении мочевины, следует отметить, что она является наиболее «нейтральным» удобрением, которое не осуществляет значительного влияния ни на показатель рН почвы, ни на физиологию растений. Таким образом, растение с удобрением получает только необходимый азот, но при этом не меняется дальнейшее развитие посевов. Наряду с этим и аммоний, и нитрат влияют на почвы и развитие растений. Так, например, такое удобрение как сульфат аммония осуществляет подкисляющее действие, благодаря чему, с одной стороны, при использовании его на почвах с повышенным показателем рН можно добиться улучшения доступности таких элементов как фосфор, марганец, цинк, железо, но с другой – может уменьшиться доступность для растений молибдена. Применение этого аммонийного удобрения на почвах с очень низким рН нежелательно, чтобы не усугублять ситуацию дальше. К тому же аммоний способен оказывать влияние на корни растений, способствуя его лучшему разрастанию. При этом речь идет о создании большего количества боковых корней, которые улучшают усвоение питательных веществ. Аммонийная форма азота имеет сильную «привлекательную» действие для корней, поэтому ее можно успешно использовать при глубоком удобрении, откладывая удобрения концентрированно на глубине в форме ленты и предупреждая таким образом связывания большей части аммония на ионообменника.

АММОНИЙНАЯ ФОРМА АЗОТА ИМЕЕТ СИЛЬНУЮ «ПРИВЛЕКАТЕЛЬНУЮ» ДЕЙСТВИЕ ДЛЯ КОРНЕЙ, ПОЭТОМУ ЕЕ МОЖНО УСПЕШНО ИСПОЛЬЗОВАТЬ ПРИ ГЛУБОКОМ УДОБРЕНИИ

Кроме влияния на корни, аммоний также способен укреплять клеточные стенки, способствуя тому, что растения становятся выносливее, лучше переносят заморозки, уменьшается риск заболеваний и потерь при хранении. По сравнению с этим азотная форма азота способна совсем по-другому влиять на растение. Так, из-за отсутствия соединения на ионообменник нитрат в большом количестве содержится в почвенном растворе и быстро всасывается растениями. В отличие от аммония, нитрат способствует более долгому отрастания бокового корни, хотя «привлекательной» действия у него не наблюдается. Поэтому откладывать его в ленте удобрения при подкоренного подпитке на большой глубине нецелесообразно. К тому же нитрат оказывает значительное влияние на физиологию и рост растений. Он способствует увеличению размера клеток, их удлинению, в результате чего клеточная стенка истончается. В результате возрастает риск повреждения растительной ткани, заболеваний и потерь при хранении. К тому же нитрат способствует увеличению содержания в клетках жидкости, в результате чего возрастает их чувствительность к заморозкам. Это приводит нецелесообразности использования большого объема нитратных удобрений при ненадежных погодных условиях ранней весной. Вместе с тем нитратный азот долгое время оставляет растение зеленой, поэтому большие объемы нитратов незадолго до времени созревания тоже крайне нежелательными. Они будут препятствовать полном переносу ассимилятов к зерну и будут оставлять зеленую солому и мелкие семена. Так, избыток нитрата снижает урожайность и качество урожая прежде всего из-за снижения содержания протеина. Это действие нитратного азота обусловлена ​​способностью его к повышению уровня цитокининов. К тому же нитрат плохо перераспределяется в растении: он почти сразу переносится в органы транспирации – листья, где его избыток фиксируется в клеточных вакуолях, которые разрушаются только после отмирания ткани. Таким образом, хотя значительный объем нитратов и попадает в растения, но если избыток элемента отложился в вакуолях, растение не сможет его использовать, пока эти клетки не отомрут. Необходимый объем удобрения может быть внесен, но не подействовать тогда, когда на него была большая надежда.

В Европе сейчас уже разработаны определенные виды азотных удобрений, которые включают в себя вещества, замедляющие преобразования различных форм азота. Это дает возможность определенное время сохранять желаемую форму в почве в неизменном состоянии. Примерами этому могут быть как удобрения с мочевиной, что являются стабильными к действию фермента уреазы, так и аммонийные удобрения, долгое время сохраняют аммонийную форму и не допускают превращения ее в нитрат. Применение таких «стабилизированных» удобрений позволяет легче регулировать удобрения растений и по возможности предупреждать нежелательные эффекты от отдельных азотных форм. К тому же использование, например, стабилизированной мочевины может быть очень интересным на обедневших питательными веществами почвах для предупреждения фиксации на ионообменник аммония. Стабилизирована форма аммония может иметь значительные преимущества при применении ее в концентрированных лентах удобрения для глубокого подкоренного подпитки и стимулирования более глубокого укоринения растений. Таким образом, необходима посевам количество азота в удобрениях рассчитывается с учетом многих факторов, таких как вид культуры и ее потенциальная урожайность, требования к качеству урожая, остаточный азот в почве, количество минерализированного и мобилизованного азота и тому подобное. При этом эффективность применения азотных удобрений значительно зависит от правильного выбора их формы. Это дает возможность не только экономить удобрения, но и использовать их на различных посевах в разное время в наиболее подходящем виде с высокой пользой. А вот использовать этот потенциал или нет, зависит от планирования своей работы самым хозяйством.

Мария Ярошко, по материалам семинара «Физиология урожайности зерновых» др. Ханса-Георга Шьонбергера, NU Agrar GmbH, Германия

Опубликовано в журнале “Агроном” 2013

Мы используем файлы cookie, чтобы подбирать для вас подходящий контент. Продолжая использовать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов.
Принять