в какой форме азот встречается в почве
СОДЕРЖАНИЕ И ФОРМЫ АЗОТА В ПОЧВЕ
Природные запасы азота в почве образованы большей частью в результате фиксации атмосферного азота симбиотическими и сво- бодноживущими микроорганизмами. Определенная часть содержащегося в почвах сельскохозяйственного назначения азота включает также азот внесенных ранее минеральных и органических удобрений. Неоднородность природных и агротехнических условий обусловливает существенные различия в интенсивности процессов азотона- копления и темпах трансформации разных форм азота в почвах.
Общее количество азота в почвах зависит в основном от содержания в них органического вещества и величины гумусового горизонта, так как практически весь азот почвы депонирован в гумусе. Наибольшее количество гумуса содержится в мощных черноземах, где гумусовый горизонт достигает 1,5—2,0 м, а его запасы составляют 600—900 т/га. В дерново-подзолистых почвах запасы гумуса редко превышают 120—140 т/га в связи с низким его содержанием в почвах и ограниченным гумусовым горизонтом. Подавляющая часть азота в дерново-подзолистых почвах сосредоточена в верхнем горизонте (0-25 см).
Гумус в среднем содержит 4—5% азота, однако при длительном использовании почв без внесения органических удобрений его доля в составе гумусовых веществ может возрастать до 6—7 %. Примерно 98% азота пахотного слоя почв входит в состав органических соединений и 2% — в состав минеральных. Содержащийся в почвах аммоний в значительной мере связан необменно в межпакетном пространстве вторичных трехслойных глинистых минералов. В пахотном слое почв доля фиксированного N Н+ от общего азота почвы обычно невелика — 3—5%, в подпахотных горизонтах может достигать 40— 50%. Содержание обменного NH + в ППК редко превышает 0,1 — 0,3% от общего содержания азота. Доля нитратного азота (NO^) в почве сопоставима с долей обменного аммония.
Значительное варьирование содержания нитратов в почвах обусловлено постоянно протекающими процессами аммонификации, нитрификации, денитрификации, применением удобрений, интенсивностью потребления азота растениями и водным режимом. Минеральные соединения азота — нитраты и обменный аммоний характеризуют уровень азотного питания растений.
Скорость минерализации, а следовательно, и доступность растениям азотсодержащих органических соединений, находящихся в почвах, зависит от их химического состава, температуры и влажности. Среднегодовое количество минерализуемого за вегетационный период азота дерново-подзолистой почвы составляет под культурами сплошного сева (пшеницей, ячменем, овсом, травами и др.) примерно 1%, под пропашными культурами (картофелем, свеклой, капустой, кукурузой и др.) — 2%, в парующей почве — 3% от его содержания.
По данным агрохимической службы, в Московской области ежегодно минерализуется 40—60 кг азота с каждого гектара почвы. В южных областях, где преобладают черноземные почвы, ежегодная минерализация азота достигает 90—120 кг/га.
В нейтральных и слабощелочных почвах большая часть (75—95%) минерального азота представлена нитратами. В зависимости от окультуренности почвы содержание нитратного азота в пахотном слое почвы может варьировать в пределах 10-50 мг/кг, что составляет примерно 30—150 кг/га.
Заметное накопление минерального азота в почве, в том числе нитратов, можно наблюдать лишь до посева, в начальный период развития или после уборки растений. В период интенсивного роста растений NH + и N0“ поглощаются корневой системой по мере их образования, в результате чего содержание минерального азота в почве снижается до 5—8 кг/га и без внесения удобрений азот становится лимитирующим фактором.
При определении доз азота удобрений на планируемую урожайность следует иметь в виду, что в условиях хорошего увлажнения и применения агротехники дерново-подзолистые и серые лесные почвы для создания хорошего урожая способны обеспечить около 40—50% необходимого растениям азота, остальное недостающее количество азота должно быть внесено с удобрениями.
Азот и его источники для растений
Азот – один из самых необходимых для растений химический элемент. Присутствует повсеместно в свободном или связанном состоянии. Только 1 % азота почвы находится в легко усваиваемых растениями минеральных формах, поэтому применение азотных удобрений – важное условие для сохранения и повышения плодородности сельскохозяйственных земель.
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.
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.
Содержание общего азота тем больше, чем больше содержание гумуса. Кроме того, содержание доступного элемента значительно возрастает при окультуривании почвы.
Соли азотной кислоты и аммония – основной источник азота для растений. Кроме того, растения способны усваивать и некоторые из растворимых в воде органических соединений азота: аминокислоты, мочевину, аспарагин.
В тканях растения азотистые соединения подвергаются сложным превращениям, результатом которых становиться образование аминокислот, а затем белков.
Аммиак – единственное соединение азота, поглощаемое из почвы, которое непосредственно используется для синтеза аминокислот. Аммиак в свободном виде может содержаться в тканях растений, но в незначительном количестве.
Нитраты и нитриты – вовлекаются в синтез аминокислот только после восстановления в тканях растения. Редукция нитратов до аммиака проходит уже в корнях. Этот процесс осуществляется с помощью флавиновых металлоферментов, с сопровождением изменения валентности атомов азота. При поступлении нитратного азота в растения в избытке часть его в неизменном состоянии доходит до листьев, где происходит восстановление нитратов.
Нитратный азот растения могут накапливать в значительных количествах, без особого вреда для собственной жизнедеятельности.
Установлено, что уже через несколько минут после подкормки растений аммиачными удобрениями в их тканях обнаруживаются аминокислоты, синтезированные с использованием внесенного в подкормку аммиака. Первой аминокислотой, образующейся в растении, является аланин, затем синтезируются аспарагиновая и глутаминовая кислоты.
Весь сложнейший цикл трансформации и превращения азотистых соединений в растении начинается с аммиака и завершается аммиаком.
Недостаток (дефицит) азота в растениях
Азот плохо усваивается растениями при холодной погоде, на кислых неизвесткованных почвах, на почвах, содержащих большое количество небобовых культур и опилок.
Первый признак азотного голодания – изменение окраски листовой пластинки с зеленой на бледно-зеленую, а затем желтоватую и бурую из-за недостаточного образования хлорофилла.
При дальнейшем усилении дефицита азота размер листьев уменьшается. Они становятся узкими, мелкими, располагаются под острым углом к стеблю или ветви. Ветвление у растений ослабляется, уменьшается число плодов, зерен или семян.
Однако изменение окраски у листвы может означать недостаточный полив или их естественное увядание и отмирание. Характерной чертой дефицита азота является то, что изменение окраски начинается с жилок листьев, они утрачивают зеленый цвет, опадают раньше времени. У деревьев почки формируются не полностью.
Избыток азота
Избыток азота в молодом возрасте подавляет рост растений. В более взрослом наблюдается бурное развитие вегетативной массы в ущерб запасающим и репродуктивным органам. Снижается урожай, вкусовые качества и лежкость овощей и плодов.
Избыток азота во второй половине лета затягивает рост и созревание, вызывает полегание знаков, ухудшает качество зерна, корнеплодов, фруктов. Понижается устойчивость растений к грибковым заболеваниям. Повышается концентрация в растениях биологически несвязанного азота в виде нитратов и нитритов.
Избыток азота приводит к некрозу тканей растений: хлороз развивается сначала на краях листьев, потом распространяется между жилками, появляется некроз с коричневым окрасом, концы листовых пластинок свертываются, листья опадают
При избытке азота в почве у растений, наоборот, начинается бурный рост, причем растут все части растения. Листья становятся темно-зелеными, слишком большими и бугристыми. Верхушки начинают «кучерявиться». Такие растения долго не цветут и не вступают в плодоношение.
У плодовых культур образовавшиеся плоды долго не созревают, имеют бледную окраску, слишком рано осыпаются, оставшиеся на ветках плоды не подлежат хранению. Избыток азота также провоцирует развитие серой гнили у ягод садовой земляники, тюльпанов. Тюльпаны вообще чисто азотными удобрениями постарайтесь не удобрять: только комплексными или фосфорно-калийными. От азотных удобрений у тюльпанов загнивают сначала бутоны, потом надземная часть растения, вплоть до поражения луковиц.
Подкормки азотными удобрениями, хоть органическими, хоть минеральными, нужно делать только весной и в начале лета, когда все растения находятся в фазе бурного роста.
Симптомы недостатка азота
Изменение окраски листа с зеленой до бурой, уменьшение размера листьев, ослаблено ветвление и плодоношение
Рост стеблей и листьев ослабляется, боковые побеги не образуются или мелкие,
Стебли тонкие, прямостоячие,
Листья нижнего яруса бледно-зеленые, постепенно желтеют и засыхают,
Молодые листья мелкие, светло-зеленые с засохшими и завернутыми краями,
Клубни интенсивно поглощают хлор и становятся токсичными
Капуста белокочанная и цветная
Цвет листьев нижнего яруса: сначала желтовато – зеленые, затем розовые, оранжевые или пурпурные,
Раннее усыхание листьев,
Листья мелкие, зелено-желтые,
Жилки и стебли голубовато-красные,
Плоды мелкие деревянистые, бледно-зеленые, при созревании ярко окрашены
Рост задерживается, листья короткие, диаметр небольшой, цвет – бледно-зеленый,
Начиная от вершин, краснеют
Новые листья замедляют рост,
Стебли тонкие, волокнистые, твердые,
Плоды мелкие, плохого качества
Листья удлиненные, мелкие, вертикально расположенные, бледно-зеленые и желтовато-зеленые,
Образование новых листьев
Рост листьев останавливается,
Цвет – от светло-зеленого до желтого,
На старых листьях краснеющие зубчики,
По мере старения зубчики желтеют,
Часть пластины листа отмирает.
Короткие и тонкие побеги,
Цветение и образование ягод слабое.
Листья мельчают, становятся бледно-зелеными, более старые – оранжевыми, красными или пурпурными, опадают рано,
Рост побегов ослабевает,
Побеги твердые, тонкие, листья мелкие,
Верхушечные почки формируются рано,
Плодовых почек и цветков мало,
Плоды сильно окрашены,
Плоды твердые, грубые, нетипичного вкуса и окраски,
Отличаются хорошей лежкостью
Листья мельчают, становятся бледно-зелеными, более старые – оранжевыми, красными или пурпурными, опадают рано,
Рост побегов ослабевает,
Побеги твердые, тонкие, листья мелкие,
Верхушечные почки формируются рано,
Плодовых почек и цветков мало,
Плоды сильно окрашены
Листья мельчают, становятся бледно-зелеными, более старые – оранжевыми, красными или пурпурными, опадают рано,
Рост побегов ослабевает,
Побеги твердые, тонкие, листья мелкие,
Верхушечные почки формируются рано,
Плодовых почек и цветков мало,
Плоды сильно окрашены
Листья мельчают, становятся бледно-зелеными, более старые – оранжевыми, красными или пурпурными, опадают рано.
Рост побегов ослабевает,
Побеги твердые, тонкие, листья мелкие,
Верхушечные почки формируются рано,
Плодовых почек и цветков мало,
Плоды сильно окрашены
Содержание азота в различных соединениях
Производство азотных удобрений основывается на получении аммиака из молекулярного азота воздуха и водорода. Источником последнего могут служить природный газ, коксовые или нефтяные газы.
Азотные удобрения подразделяют на шесть групп:
Источником азота для растений служат органические удобрения:
Навоз на соломенной подстилке
может содержать общего азота 0,45 – 0,83 %, белкового азота 0,28 – 0,35 %, аммиачного азота 0,14 – 0,20 %. В полуперепревшем подстилочном навозе содержится общего азота 0,50 – 0,86 %, аммиачного азота – 0,07 – 0,15%.
ТОРФ также богат азотом. Его содержание колеблется от 0,8 – 1,2% в верховом до 1,0 – 2,3 % в переходном и 2,3 – 3,3 % в низинном торфе. Однако органические соединения азота, присутствующие во всех видах торфа, плохо усваиваются растениями. В связи с эти его применение в чистом виде неэффективно, и расходы применение чистого торфа редко окупаются прибавкой урожая.
Навозная жижа
– наиболее ценное азотно-калийное удобрение. Относится к быстродействующим. В среднем содержит от 0,26 до 0,39 % азота.
ВИДЫ И Способы применения азотных удобрений
Нитратные удобрения
Используется повсеместно на разных почвах и под все сельскохозяйственные культуры для основного и предпосевного внесения – как поверхностного, так и на подкормку.
Кальциевую селитру рекомендуется применять повсеместно на различных типах почв.
В результате применения кальциевой селитры кислотность нейтрализуется, реакция почвы сдвигается к нейтральной. Это особенно эффективно на кислых дерново-подзолистых почвах.
Аммонийные азотные
удобрения (сульфат аммония, хлористый аммоний) – эффективность использования зависит от степени кислотности и буферности почв и биологических особенностей удобряемых культур. Применяется для основного и предпосевного внесения – как поверхностного, так и на подкормку.
Аммонийно-нитратные удобрения (аммиачная селитра)
– универсальное удобрение. Можно применять под любые культуры, на всех почвах перед посевом, как припосевное удобрение и на подкормку. Наиболее целесообразно использовать для подкормок озимых зерновых культур, пастбищ и сенокосов.
При недостатке кальция на кислых подзолистых почвах внесение аммиачной селитры вызывает некоторое подкисление почвенного раствора. На почвах, богатых основаниями (сероземах и черноземах), даже систематическое внесение высоких доз аммиачной селитры подкисления почвенного раствора не вызывает.
Местное подкисление – явление временное, но может оказать отрицательное влияние на растения в самом начале роста.
НА КИСЛЫХ ПОЧВАХ устранить эффект временного подкисления и повысить эффективность аммиачной селитры можно путем известкования или нейтрализации кислотности самого удобрения известью либо доломитом в соотношении 1:1.
На кислых дерново-подзолистых почвах высокий эффект достигается при условии систематического применения нейтрализованной или известково-аммиачной селитры.
АМИДНЫЕ УДОБРЕНИЯ (МОЧЕВИНА)
КАРБАМИД (МОЧЕВИНА) – УДОБРЕНИЕ С АМИДНОЙ ФОРМОЙ АЗОТА. ЭТО САМОЕ КОНЦЕНТРИРОВАННОЕ ИЗ ВСЕХ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ.
ПО ДЕЙСТВИЮ НА УРОЖАЙ СТОИТ В ОДНОМ РЯДУ С АММИАЧНОЙ СЕЛИТРОЙ.
Предпочтительно вносить одновременно с немедленной заделкой в почву под предпосевную обработку. Не рекомендуется вносить в холодную погоду, ранней весной.
При внесении мочевины без заделки в почву в отсутствие осадков часть азота в виде аммиака теряется. Такие потери значительнее в почвах с нейтральной и щелочной реакцией.
Карбамид не работает на мерзлой, холодной почве, поэтому для ранневесенней подкормки не эффективен.
Карбамид считается лучшей формой азотных удобрений для некорневых подкормок растений, поскольку не обжигает листья и способен поглощаться ими в виде целой молекулы, без разложения.
Уже через 48 часов после опрыскивания карбамидом азот обнаруживается в составе белка растений.
Карбамид является биологически кислым удобрением. Но после усвоения растениями азота из данного удобрения в почве не остается ни кислотных, ни щелочных остатков.
Применение мочевины на свекле (все виды) и рапсе до посева может привести к гибели проростков.
Мочевина против вредителей
Применение мочевины на огороде возможно не только в качестве удобрения, но и в борьбе с возбудителями болезней.
Плодово-ягодные насаждения обрабатывают два раза за сезон:
Ранней весной, на этапе формирования почек.Раствор: 0,5-0,7 кг карбамида растворяют в 10 л воды; 2-3 л на 10 м² земли. Результат обработки: уничтожение тли, медяницы, яблоневого цветовода.
Для уничтожения вредителей 60-70 г мочевины растворяют в 1 литре воды. Это очень концентрированный раствор. Им можно опрыскивать плодовые деревья только по голым веткам.
Крайне важно успеть сделать это весной, когда дневная температура составляет примерно +5..+7 °C, а почки ещё не проснулись!
Осенью опрыскивают для предупреждения и лечения парши, грибка, гнилостных заболеваний. Процедуру совершают после опадения листвы.
При обработке растений мочевиной от грибных заболеваний садоводам следует быть осторожным, особенно если они хотят использовать ударные дозы.
Ударной считается доза 300 и более граммов на 10 литров воды. При большей концентрации раствора можно добиться только гибели всего растения.
По некоторым источникам ранневесенняя (до проклевывания почек) обработка 5%-ным раствором мочевины оказывает не только профилактическое действие, но и задерживает начало цветения на 7-10 дней.
Карбамид применяют для борьбы с картофельной нематодой – червями, которые питаются корнями растений. Для профилактики после сбора урожая один квадратный метр грунта засыпают 100 г карбамида. Если были пораженные корни – 200 г вещества на один квадратный метр почвы. Раствор мочевины и воды 1:1 уничтожает колорадского жука, его личинок.
Сочетание карбамида с другими видами удобрений
Мочевина хорошо сочетается со следующими веществами:
Сульфатом магния, который является составной частью хлорофилла, участвующего в фотосинтезе.
Серой — она обеспечивает скорость биохимических процессов на клеточном уровне. Монофосфатом калия, который ускоряет синтез аминокислот. Взаимодействие с этими веществами укрепляет насаждения, делая их здоровыми и урожайными.
Возможно использование фунгицидов, гербицидов совместно с мочевиной, при этом не наблюдается снижения эффективности основных компонентов.
Очень эффективны подкормки азотом после кратковременных весенних заморозков или понижений температуры. Такие подкормки помогают растениям, особенно раннецветущим, таким как вейгела, быстрее справиться со стрессом, восстановиться и начать рост.
Подкормки азотом в середине и в конце лета существенно снижают зимостойкость многолетних растений, а также способствуют накоплению нитратов в овощах. Особенно вредны поздние азотные подкормки молодому саду.
Например, у яблонь при избытке азота наблюдается рост молодых побегов в конце лета, которые при снижении ночных температур поражаются мучнистой росой, зиму такие яблони могут и не пережить.
Права на изображения принадлежат: birdsandbloomsblog.com,
В садоводческой литературе подчеркивается важность такого элемента питания роз как азот.
Отмечается, что при недостатке азота листья роз теряют зелёную окраску, приобретают бледно-зеленый цвет, на них появляются красные точки; листовые пластинки становятся узкими и преждевременно опадают. Особенно чувствительны розы к недостатку азота весной, когда он необходим для усиленного роста новых побегов, листьев, бутонов.
Дефицит азота у розы проявляется сначала на старых листьях. 
В случае дефицита азота рекомендуется подкормка, желательно внекорневая, куста розы азотными удобрениями — мочевиной или аммиачной селитрой, или любым полным минеральным удобрением, содержащим азот (1 ст. ложка на 10 л воды) вместе с микроэлементами (доза – 1 чайная ложка на ведро воды). Опрыскивать розы желательно вечером или в пасмурную погоду, используя только свежеприготовленный раствор удобрений.
При избытке азота листва роз становится тёмно-зелёной, побеги роз буйно растут, образуя мало цветков; такие растения легко подвергаются грибным заболеваниям.
К этой статье уместно привести СХЕМУ ПОДКОРМОК ОЛИ ИМПАЛЫ (сад был на юге Московской области), садом которой и мощью ее роз можно полюбоваться на сайте. В свое время на форуме «Вестника садовода» Ольга делилась своим опытом пподкормок роз. Приведем начало подкормок, до цветения, где ею активно используются азотные удобрения и она обосновывает почему.
Impala писал(а):
В начале увлечения розами свою схему подкормок я разработала, взяв за основу опыт из книги Теориной Александры Ивановны. Со временем немного усовершенствовала… Схема может показаться довольно трудоёмкой, но за семь лет розоводства она проверена на моих розах… почвы в моём саду песчаные, поэтому регулярные и комплексные подкормки органикой и минеральным удобрением моим розам необходимы для мощного развития и цветения. Залогом этого является ежегодное и обязательное использование органики (коровьего навоза и перегноя), также с помощью органики стараюсь улучшить лёгкую почву, сделать её более питательной, рыхлой, плодородной.
— Мульчирование перегноем. Ранней весной, после раскрытия и обрезки, мульчирую все розы, начиная со второго года посадки, слоем коровьего перегноя (2-3-летнего), также это может быть прошлогодний навоз. Под взрослый куст уходит 1,5-2 ведра, рассыпаю вокруг куста, отступив от основания 15-20 см. С поливами и дождями питание в течение сезона постепенно уходит в землю, к июлю от толстого слоя практически ничего не остаётся.
Питание растений азотом и движение его в почве
Питание растений азотом и движение его в почве
Удобрение азотом: особенности и применение
Азот является питательным веществом, которое больше всего влияет на урожай. Однако, если он неправильно применяется (в несоответствующее время, форме или дозе), естественный цикл приводит к его ненужной утрате. Это снижает эффективность оплодотворения, а затраты на азотные удобрения и их применение не приведут к ожидаемому урожаю.
Чтобы понять сложность использования азота в производстве растений и его влияние на экосистему, стоит вспомнить азотные превращения в почве. На условия трансформации азота влияют свойства почвы, а также характеристики погоды. Однако трудно прогнозировать погоду в долгосрочной перспективе, поэтому необходимо учитывать текущие условия года в отношении удобренных культур, дозы и формы применяемого азота. Поэтому, как правило, невозможно подготовить «гарантированный» метод внесения удобрения для удобрения азотом, но можно опираться на знания о преобразованиях, описанных ниже.
В течение года наблюдаются значительные изменения содержания неорганического азота в почве (график 1). Весной, с апреля по май, потепление почвы увеличивает активность микроорганизмов, а содержание минерального азота достигает максимальных значений (т. е. весенний максимум). В процессе вегетации потребление азота растениями и постепенное снижение интенсивности минерализации снижает содержание минерального азота в почве до относительно стабильного значения непосредственно перед и после сбора урожая (летний минимум). При благоприятных условиях влажности и температуры минимальное содержание N в почве осенью начинает увеличиваться за счет минерализации послеуборочных остатков (осенний максимум), а затем снова падает до зимы, потому что активность микроорганизмов уменьшается из-за падения температур. Эта великая сезонная изменчивость минерального азота в почве должна соблюдаться и использоваться в практическом питании растений при определении доз азота для конкретных культур перед посадкой, а также при внесении удобрений во время вегетации.
Факторы, влияющие на минерализацию
Температура: оптимальная температура для минерализации составляет около 30 °C; когда температура падает на 10 °С, ее интенсивность уменьшается на 50%. Минерализация очень низкая при низких температурах, и она почти останавливается около 0 °C
Влага: изменение влаги влияет на минерализацию меньше, чем температура. Минерализация более интенсивна, когда чередуются засуха и влажные периоды. Во время минерализации NH3 высвобождается из органических азотистых веществ, где он получает протон в водной среде и превращается в NH4 +. В сухом окружении существует более высокий риск потери при улетучивании N (см. Ниже).
Аэрация: Процесс минерализации происходит в аэробных и анаэробных условиях у ряда физиологически очень разных микроорганизмов и беспозвоночных.
pH: Влияние реакции почвы в диапазоне рН 5-8 очень мало.
В подходящих условиях для минерализации у растений имеется достаточное количество минерального азота, зачастую больше, чем с азотными удобрениями. В общем, также необходимо увеличить дозы азотных удобрений и использовать удобрения LAV в сухую погоду (а также в холодную погоду), а во влажные и теплые периоды можно уменьшить дозы азота, за исключением очень легких почв.
Аммиак, выделяемый минерализацией (аммонификация), поступает в различные процессы, главным образом в качестве основного источника нитрификации. Нитрификация является ключевым процессом во многих почвах и экосистемах, поскольку она превращает относительно неподвижную аммониевую форму в высокомобильную нитратную форму азота. Это делает азот питательным веществом, доступным для растений, но также существует риск его потери при выщелачивании и денитрификации.
Факторы, влияющие на нитрификацию
Температура: оптимальная температура для нитрификации в почвах составляет от 25 до 30 °C; при температурах ниже 15 °С нитрификация ограничена, а при температурах ниже 5 °С нитрификация происходит лишь в минимальной степени.
Влажность: Оптимальная влажность почвы для нитрификации составляет 70% минимальной емкости аэрации. Нитрификация прекращается в сухих условиях.
pH: Нитрификация оптимально происходит при рН 6,5-8,5; при рН ниже 6,5 интенсивность нитрификации уменьшается, и она останавливается ниже 5.
На скорость нитрификации влияет также тип применяемого удобрения. Азот, подаваемый в форме аммония в сульфат аммония, медленно нитрифицируется, но мочевинный азот нитрифицируется очень быстро. После относительно короткого периода (5-7 дней) его процесс нитрификации аналогичен процессу превращения азота, подаваемого в аммиачно-нитратные (селитровые) удобрения (диаграмма 2). Некоторые типы удобрений на основе мочевины используют ингибиторы нитрификации, но важно подчеркнуть, что на их воздействие также в значительной степени влияют погодные условия.
В теплую и сухую погоду эти ингибиторы могут парадоксально снижать доступность N в мочевине, особенно когда она применяется к поверхностным слоям пахотных земель, что приводит к потерям аммиака путем улетучивания.
В отличие от нитрификации, денитрификация является процессом восстановления, при котором нитраты восстанавливаются до оксидов азота и элементарного азота в присутствии легко разлагающихся органических веществ. В наших условиях преобладает денитрификация, вызванная факультативно анаэробными микроорганизмами, которые используют кислород из нитратов во время разложения.
Факторы, влияющие на денитрификацию
Температура: оптимальная температура денитрификации в почвах составляет от 25 до 30 °C; при температурах ниже 10 °С денитрификация происходит только в ограниченной степени.
Влажность: Наивысшие значения денитрификации достигаются при насыщении почвы с минимальной емкостью аэрации от 60 до 100%.
Аэрация: денитрификация происходит при недостаточной аэрации почвы (в анаэробных условиях).
pH: денитрификация происходит при рН 6-8; при рН ниже 5,5, интенсивность денитрификации уменьшается.
Наиболее важно, чтобы в почвах не было высокого содержания нитратов, особенно к концу вегетационного периода и после вегетационного периода, когда существует повышенный риск высокого содержания воды в почве и, следовательно, ограниченное содержание кислорода. Свободные нитраты в почве могут использоваться озимыми осенью, но если после этих культур следуют яровые культуры, целесообразно использовать зеленое удобрение, чтобы уменьшить потерю нитратного азота. Это также относится к сокращению выщелачивания N за пределами вегетационного периода. Тем не менее, нитратный азот не используется микроорганизмами во время запахивания соломы в почву, потому что его потребление является энергоемким, поэтому вместо этого они используют аммонийный азот. Потери денитрификации выше, особенно при внесении нитратного азота осенью. Интенсивность денитрификации возрастает по мере увеличения концентрации NO3 в почве; поэтому почва может потерять до 40% азота из применяемых нитратных удобрений путем денитрификации.
Факторы, влияющие на процесс
Температура: повышение температуры вызывает большее высвобождение аммиака.
Влажность: Когда содержание воды в почве уменьшается (особенно на поверхности), аммиак высвобождается в большем количестве.
Аэрация: большее высвобождение аммиака происходит в анаэробных условиях.
pH: Высвобождение аммиака преимущественно зависит от значения рН; чаще всего это встречается в щелочных почвах.
Высвобождение происходит после внесения удобрений, содержащих большое количество N-аммония (например, жидкого навоза, шлама, осадка сточных вод и навоза) на поверхности почвы (таблица). Способ и скорость применения удобрения являются решающими в этом случае, особенно в первые часы после внесения, как указано на графике 4. Азот высвобождается аналогичным образом при поверхностном применении минеральных азотных удобрений, содержащих аммиак или в которых образуется аммиак (например, мочевины).
·Основная доля азота находится в органических соединениях азота (микробная биомасса, метаболиты организмов, обитающих в почве, растительные и животные остатки, стабильные органические соединения и т. д.), в которых азот в основном недоступен для растений.
·Из общего количества N только 1-2% доступно для растений в NH4 + и NO3-форме, вместе именуемых минеральным азотом (Nmin).
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.
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. 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.
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.
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.
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.
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:
1.Оптимальный уровень кислотности почвы (рН 5,5-6,0).
2.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.
3.Равномерное распределение и заделка в почву пожнивных остатков, органических и минеральных удобрений, благодаря чему урожайность зерна может увеличиваться на 2-5 ц/га.
4.Качественная подготовка почвы и оптимальные сроки сева.
5.Здоровое состояние растений (своевременное применение средств защиты растений).
6.В засушливых регионах важно использовать влагосберегающие технологии, подбирать устойчивые к стрессу от засухи культуры, а азотные удобрения вносить преимущественно в начале вегетации.
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).
На основании результатов многочисленных опытов и производственных данных немецкие специалисты пришли к следующим выводам:
1.На плодородных суглинистых почвах при оптимальной урожайности зерна озимой пшеницы 80-90 ц/га эффективность азотных удобрений высокая и обеспечивает небольшое положительное сальдо азота.
2.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.
3.Условия, которые ведут к повышению урожайности (почвенные условия и оптимальная технология возделывания), снижают сальдо в балансе азота.
4.Сохранение посевов пшеницы здоровыми до созревания с помощью применения пестицидов улучшает усвоение азота и снижает его непродуктивные потери.