Спецвозможности
Агрохимия

Значение азота для растений и особенности удобрения им

24.04.2019
1344
Значение азота для растений и особенности удобрения им фото, иллюстрация

Никакой другой питательный элемент не лимитирует так запасы продуктов питания, как азот. Поэтому в агрономической практике азот называют элементом роста. И это так, поскольку все ростовые процессы, фотосинтез и обмен веществ были бы невозможны без участия этого элемента минерального питания. Ведь он формирует урожай и улучшает биохимические показатели его качества. Прежде всего, он является структурным компонентом азотсодержащих органических соединений и активно участвует во всех жизненно важных обменных процессах, которые проходят в растениях на протяжении всего их вегетационного периода.

Если считать, что для формирования одной тонны основной продукции с учетом побочной нужно 4,4-44 кг азота (рис. 1), а его вынос основными сельскохозяйственными культурами находится в пределах 60-200 кг/га, то в таком случае можно предположить, что запасов в почве этого элемента минерального питания растениям хватит на сотни лет. Однако это далеко не так. Основная (98-99%) часть азота почвы - это органические соединения, из которых растение непосредственно его потреблять не может. Для его минерализации и перехода в более простые доступные для растений формы нужно время определенные условия. И только 1-2% общего азота почвы содержится в минеральных формах, доступных для питания растений. К тому же процессы азотного питания растений довольно сложные, поэтому оптимальное обеспечение растений этим элементом минерального питания возможно лишь благодаря их всестороннему изучению и научно обоснованному использованию по разработке систем удобрения сельскохозяйственных культур.

В общем удобрение азотом - это сложная стратегия, просчеты в которой могут не только стоить предприятию чрезмерных расходов, но даже снижать урожайность и ухудшать качество выращенной продукции.

Нітратний азот у ґрунті постійно рухається

Поэтому сначала мы рассмотрим все процессы, связанные с азотным питанием растений, а затем уже предоставим дельные рекомендации по разработке системы азотного удобрения растений различных культур. Относительно дальнейшего роста урожаев и повышения плодородия почвы следует одновременно использовать два пути фиксации атмосферного азота - технический (синтез аммиака) и биологический (синтез белков в клубеньках бобовых культур и работа азотобактера). Источником азота для питания растений могут быть как соли азотной кислоты, так и соли аммония, а также соли азотистой кислоты. Научные исследования убедительно доказали, что растения впитывают из почвы азот преимущественно в форме катиона аммония NH4 + и аниона NO3-, а также в незначительном количестве они могут усваивать азот некоторых аминокислот, аминосахаров и других несколько простых азотсодержащих органических веществ. Еще в начале ХХ века академик Д.М. Прянишников установил, что нитратный и аммонийный азот для питания растений равноценен. Однако их функционирование в почве разное. Нитратный азот в почве постоянно движется вдоль и поперек почвенного профиля (рис. 2). Следует всегда помнить, что эта форма азота очень динамична и легко перемещается горизонтально и вертикально в почвенном профиле. Такое действие нитратов способствует потерям азота из слоя почвы, в котором содержится активная зона корневой системы, и приводит к загрязнению грунтовых вод. Особенно активно происходит промывание нитратов в почвах с легким гранулометрическим составом и в тех, которые не заняты растительностью.
 
Аммонийный азот, наоборот, движется очень медленно, поскольку в основном находится в поглощенном состоянии на поверхности почвенных коллоидов, которые несут на своей поверхности свободные связи с отрицательным зарядом и способны присоединять к себе положительно заряженные катионы, такие как NH4 + и прочно удерживать их ( рис. 3).
 
Прежде всего это связано с тем, что почвенные коллоиды имеют отрицательный заряд, а аммонийный азот положительный, так катион аммония притягивается к ним легко и быстро поглощается почвенными коллоидами и будет находиться в поглощенном состоянии на их поверхности до начала обменных реакций. В связи с этим в почве катион аммония не двигается и поглощается корневым волоском корней только после прохождения обменных реакций между почвенными коллоидами и почвенным раствором.

Эти две формы азота отличаются между собой не только своими свойствами, у них по-разному проявляется участие в синтезе органических азотосодержащих веществ. Так, аммонийный азот растения используют скорее в своих биохимических процессах, чем нитратный, поскольку для синтеза органических азотсодержащих веществ им нужна прежде всего восстановленная форма азота. А вот нитратный азот прежде чем войти в состав аминокислот и белков, сначала должен быть восстановлен в растениях до аммонийного. При достаточном количестве углеводов и ферментов азот нитратов восстанавливается до аммонийного азота еще в корнях. При недостатке углеводов нитраты поступают в надземной части растения. Аммонийный азот, который попадает в растения из почвы и образуется в них в результате обменных процессов, в частности реакции дезаминирования аминокислот и восстановления нитратов, не накапливается в растениях, а используется для синтеза азотистых органических соединений.
 
Следует отметить, что избыток аммиачного азота в тканях вреден для растений. Основным путем связывания аммиака в растениях является взаимодействие его с кетокислотами. К тому же образуются аминокислоты, которые могут передавать свои аминные группы другим кетокислотам (процесс переаминирования). Этот процесс особенно важен для синтеза белков, а также для новых кетокислот, которые участвуют в синтезе жиров, углеводов и других соединений. С участием аммиака образуются амиды аминодикарбоновых кислот - аспарагин и глютамин. Это также предотвращает образование лишнего аммиака в растениях. В целом весь сложный цикл синтеза азотистых веществ в растениях начинается с аммиака, а их распад завершается его образованием. По выражению академика Д.Н. Прянишникова, аммиак является альфой и омегой обмена азотистых веществ в растениях.
 
В зависимости от конкретных условий выращивания растения могут предпочитать или аммонийную, или нитратную формы азота. Так, при нейтральной реакции почвы преимущество имеет аммонийная форма азота, а на кислых почвах - азотная. Неодинаково влияет и катионный состав почвенного раствора на усвоение минеральных форм азота. Так, калий и натрий способствуют усвоению нитратов, а кальций и магний увеличивают интенсивность использования растениями аммонийного азота.
 
Особенно чувствительны к различным формам азотного питания растения в молодом возрасте. Так, всходы растений, у которых семена имеют недостаточный запасных питательных веществ, значительно хуже переносят избыток аммиачного азота, чем нитратного, поскольку аммонийный азот вызывает токсикоз прорастающих семян.

Уместно отметить, что во всех почвенно-климатических зонах Украины из трех главных питательных элементов, влияющих на продуктивность растений и качество урожая, ведущая роль принадлежит азоту. С усилением азотного питания в растениях возрастает синтез азотистых белковых веществ и уменьшается количество углеводов (сахара, крахмала). Это прежде всего связано с тем, что без азота не будет белка, без белковых веществ не образуется протоплазма, а следовательно, без белка не может быть жизни. А жизнь на планете будет продолжаться до тех пор, пока будет сохранен на ее поверхности плодородный слой почвы и имеющиеся в нем в доступной для растений форме минеральный азот вместе с другими питательными веществами. К такому полному пониманию ведущей роли питательного режима почвы и особенно содержания в нем минеральных форм азота в жизни людей и решении продовольственной проблемы на Земле пришли сейчас ученые во всем мире. Поэтому дефицит в почве подвижных форм питательных веществ и прежде всего нехватка в почве минеральных форм азота нарушают все важнейшие функции и развитие растений, ведь азот - чрезвычайно важный органогенный элемент. Наряду с белками этот элемент минерального питания входит в состав молекул всех без исключения видов аминокислот, полипептидов, нуклеиновых кислот, АТФ, содержится в хлорофилле, фосфатидах, алкалоидах, ферментах, витаминах, пигментах, фитогормонах и в других соединениях. Поскольку все вышеперечисленные органические вещества содержат в своем составе азот, поэтому они без него не могут образовываться в растениях.

Содержание азота в растительных белках довольно высоко и составляет 14-19%. В сухом веществе растений его содержание варьирует от 0,4 до 5%. Следует подчеркнуть, что все без исключения ферменты, которые являются катализаторами обменных процессов в растениях - это белковые вещества. Следовательно, в случае азотного дефицита будет происходить замедление процессов биосинтеза, обмена химических соединений и снижения интенсивности фотосинтеза. Также без азота невозможно построение хромосом - основных носителей наследственности - и передача наследственной информации. При недостаточном азотном питании растений в них уменьшается накопление запасных белков и ухудшается качество многих видов выращенной продукции. Длительные научные исследования и производственная практика убедительно доказывают, что азот всегда был и сейчас остается, а также видимо будет еще и долго в дальнейшем основным лимитирующим элементом минерального питания, а его постепенная аккумуляция - главным фактором дальнейшего развития плодородия почв.

При недостатке азота растения отстают в росте, а их листья приобретают бледно-зеленый, желтоватый окрас. Вследствие реутилизации (оттока азота из ранее образованных частей растений в молодые), недостаток этого элемента в первую очередь проявляется на листьях, которые уже закончили рост, то есть старых, которые обычно расположены в нижней части стебля. Пожелтение этих листьев из-за разложения хлорофилла постепенно переходит в побурение тканей и их высыхания, особенно верхнего кончика листа, что в конечном итоге уменьшает продуктивность растений, снижает интенсивность прохождения в них биохимических процессов и ухудшает качество выращенной продукции. Нормальное азотное питание, наоборот, повышает продуктивность растений. К тому же листья имеют темно-зеленую окраску, растения хорошо кустятся, формируют большие листья и полноценные репродуктивные органы, в которых ускоряется синтез белка. Поэтому они длительное время в течение всей вегетации сохраняют свою активную жизнедеятельность.

В связи с этим потребность сельскохозяйственных культур в азоте по сравнению с другими элементами минерального питания оказывается чаще и больше. Поэтому и влияние азота на урожайность сельскохозяйственных культур является более высоким и как следствие - полная реализация генетического потенциала современных сортов и гибридов тесно связана с необходимостью успешного решения проблемы азота в земледелии. Ведь отечественная и зарубежная аграрная практика убедительно доказывает, что невозможно получать высокие урожаи всех без исключения сельскохозяйственных культур без внесения азотных удобрений. Поэтому это проблема не только нашего государства, а также она касается и других стран мира. Решить ее можно путем внесения в почву эффективных азотных удобрений в оптимальных дозах.

Сейчас среди имеющегося ассортимента азотных удобрений товаропроизводителей все больше начинают привлекать карбамид-аммиачные смеси КАСы, несмотря на то, что они не принадлежат к концентрированным азотных удобрениям. В чем же здесь дело? Рассмотрим это достаточно важный вопрос. Сначала перечислим основные преимущества этого удобрения по сравнению с твердыми туками. КАС, несмотря на свою внешнюю простоту, относится к инновационным видам удобрений. Его жидкая форма как нельзя лучше подходит для точного земледелия и технологий земледелия в условиях нынешних климатических изменений.
 
Основные общие преимущества КАСов над гранулированными азотными удобрениями таковы: у них нет непроизводительных потерь азота, они нетоксичны и взрывобезопасны; после внесения проявляют пролонгированное действие в течение 8-25 дней; это единственное удобрение, содержащее в своем составе одновременно три формы азота:
  • азотная - доступна сразу после внесения;
  • аммонийная - доступна после перехода в нитратную форму;
  • амидная - переходит в аммонийную, а затем аммонийная в нитратную.

КАС — универсальное удобрение, его можно вносить в любое время года, для него характерна высокая технологичность внесения:

  • под основную обработку почвы и предпосевную культивацию;
  • подкормка сельскохозяйственных культур во все фазы вегетации (в том числе на качество продукции) даже в засушливый период;
  • универсальное удобрение для подкормки, особенно в запоздалые сроки;
  • приостанавливает негативное воздействие вирусов микоплазмы;
  • обеспечивает высокую равномерность внесения по сравнению с твердыми (гранулированными) азотными удобрениями;
  • его можно эффективно вносить в баковой смеси со средствами защиты растений и другими водорастворимыми удобрениями;
  • эффективное азотное удобрение, которое можно успешно использовать в засушливых условиях, что сейчас очень часто возникают в связи с глобальным потеплением.
Можно выделить шесть основных причин, по которым 89% фермеров Европы переходят на КАС:
  • низкая себестоимость азота в КАС;
  • низкие потери азота при внесении до 10%, а у твердых гранулированных азотных удобрений - 30-40%;
  • проще и эффективнее логистика: меньше времени тратится на погрузку, перевозку и внесение;
  • сокращены технологические расходы благодаря возможности внесения КАС совместно с микроудобрениями и пестицидами;
  • возможность использования КАС в разные фазы развития растений;
  • одновременное корневое и внекорневое питания растений: через листовую поверхность амидным азотом; а через корневую систему - благодаря нитратной и аммонийной формам этого элемента питания растений.
Ознакомимся с этими удобрениями подробнее. Во-первых рассмотрим их химический состав и технологии производства. Карбамид- аммиачная селитра (КАС), или карбамид-аммиачная смесь - это смесь концентрированных водных растворов карбамида и аммиачной селитры, массовые доли которых соответственно имеют 31-36 и 40-44%. Сейчас есть три вида этого удобрения: КАС-28, КАС-30 и КАС-32 с содержанием азота соответственно 28, 30 и 32.
 
Если весь азот, содержащийся в составе КАС, составляет 100%, то в составе всех трех марок КАСов азот находится в трех формах - аммиачной (25%), азотной (25%) и амидной (50%). Все эти формы не летучие и не вызывают потерь азота, поэтому его можно вносить поверхностно без заделки в почву. Азотная и аммиачная формы является непосредственно доступными для растений. Сначала усваивается нитратный азот, который очень подвижен в почве. Аммиачный азот задерживается в почве и не вымывается в более глубокие слои. При внесении КАС в почву эта форма аккумулируется в пахотном слое и становится доступной для растений в течение вегетации. Часть аммиачной формы превращается в нитратную. Амидная форма в почве трансформируется в аммиачную, а позже - в нитратную. Удобрение имеет прозрачную или светло-желтую консистенцию с незначительным запахом аммиака, его плотность 1,26-1,31 г/см3, рН 7-8. Кстати, плотность КАСов можно проверить самостоятельно с помощью ареометра (им измеряют плотность раствора серной кислоты в аккумуляторах), а их качество оценивают по стандартизованным методикам в специальных агрохимических лабораториях, точно устанавливают содержание в них аммонийного, нитратного и амидного азота. Например, в КАС-28 содержится NO3 - 7%, NH4 + - 7, NH2 - 14%. 100 кг КАС-28 занимает объем 78 л и содержит 28 кг азота, 100 л КАС-28 удобрения - 35,8 кг азота и имеет массу 128 кг.
 
Растворы КАС используют также для приготовления двойных и тройных жидких тукосмесей. Техника приготовления азотно-фосфорных смесей простая, поскольку растворы КАС можно смешивать с ЖКУ (жидкие комплексные удобрения) марки 10-34-0 в любых соотношениях непосредственно в емкостях машин для внесения. У тройных равнозначных по содержанию питательных веществ растворов суммарная концентрация каждого питательного вещества не превышает 30%. Для увеличения концентрации в жидкую тукосмесь нужно вводить стабилизаторы, препятствующие быстрому выпадению в осадок твердой фазы.

Приготовление жидких тукосмесей (растворов и суспензий) проводят путем последовательного дозирования, перемешивания или измельчения компонентов. Чтобы ускорить процессы растворения твердых исходных компонентов, следует подогреть воду до температуры 70-80°С. В качестве исходных компонентов используют ЖКУ 10-34-0, КАС, мочевину, калий хлористый, воду. Для стабилизации суспензий применяют бентонитовые глины (глинопорошок), фосфогипс или суперфосфат, которые добавляют в количестве 1-3% массы суспензии. Для получения растворов компоненты перемешиваются до полного растворения, для получения суспензий нужно создать устойчивую смесь, которая не оседает в течение нескольких суток. Тройные растворы, а также суспензированные тукосмеси готовят только в специальных смесительных установках.

 

С. Крамарьов, зав кафедрой агрохимии, д-р с.-х. наук, профессор, Днепровский государственный аграрно-экономический университет

журнал «Пропозиція», №4, 2018 р.

Ключевые слова: КАС

Интервью
Система аграрных расписок (АР) работает в 8 областях: Харьковской, Полтавской, Черкасской, Винницкой, Хмельницкой, Тернопольской, Сумской и Николаевской. По состоянию на середину апреля в Украине
Компания «Нертус» активно развивает два направления. Первое - семеноводство гибридов подсолнечника и кукурузы сербской селекции. Второе - СЗР и микроудобрения. На сегодняшний день в портфеле компании «Нертус» уже 70 препаратов для зерновых... Подробнее

1
0