Азот – як необхідний елемент для живлення рослин

Азот – це складова частина рослинних протеїнів, хлорофілу, ДНК (генетичний код), ензимів і багатьох інших компонентів, необхідних для росту рослин. Рослини споживають азот у вигляді нітратів  та іонів амонію. Домінуючою формою є нітрат. Амоній більш кращий на стадії раннього росту рослин, однак, протягом всього вегетативного періоду зростає і необхідність в азоті; рослини засвоюють більшу частину азоту в формі нітрату. Динамічна `область` доступних джерел азоту включає:

1) органічні джерела азоту, як наприклад гній, стічні води і компост,

2) азот, що фіксується Rizobium-бактеріями з рослинних залишків,

3) азот, що фіксується мікробами,

4) азотні добрива,

5) з’язаний азот грунтом.

Всі ці джерела азоту з часом мінералізуються в нітрат.

Методи визначення кількості застосування азотних добрив  

Так як нітрат є формою азоту, який використовується рослинами, метод визначення залишкового нітрату в кореневій зоні перед посадкою планованої культури (крім бобових) є необхідним способом оцінювання потрібної кількості азотного добрива. Тест на залишковий нітрат – це основний метод визначення доступного нітрату в грунтах, особливо там, де вимивання нітрату мінімально. Виняток становлять грунти, де відбувається вилуговування і денітрифікація. Нітрат розчиняється в воді, таким чином, стаючи мобільним. Там, де кількість опадів досить велика, азот вимивається в глибші, ніж коренева зони, стаючи недоступним рослині. Отже, аналіз на залишковий азот не є достовірним в погано дренованих грунтах, які зберігають вологість протягом тривалого періоду часу, і який може бути втрачений за рахунок денітрифікації. Кількість застосовуваних азотних добрив залежить від багатьох факторів. Для початку вам потрібно знати характеристики планованого врожаю, такі як: скільки азоту виносить культура, а так само її потенціал врожайності. Мінералізація грунтового органічного азоту – є важливим фактором. Високий рівень мінералізації скоротить норму внесення азотних удобреній. Врожаї бобових збільшать ступінь мінералізації. При розрахунку доз внесення азотних добрив враховується залишковий нітрат грунту.

Джерела азотних добрив

Фермери дуже зацікавлені в стабільному джерелі азотних добрив, які будуть використовуватися їх врожаями. Найбільше їх турбує: випаровування, іммобілізація і доступність азотних добрив. Всі джерела азоту працюють ефективно, коли застосовуються належним чином. Існує багато джерел азотних добрив, які використовуються протягом багатьох років. Азот в більшості випадків використовується у вигляді суміші нітрату амонію і сечовини (28-0-0 і 32-0-0), сечовини (46-0-0), нітрату амонію (34-0-0), безводного аміаку (82- 0-0) і сульфату амонію (21-0-0-24). Вибір джерела азотних добрив – це головне рішення для землекористувача. Є переваги і недоліки в кожному з них. Можливі ситуації, коли одне джерело більш краще, ніж інше.

Аміак
Основним джерелом азотних добрив є безводний аміак . Аміак отримують при взаємодії азоту повітря (78% атмосфери – це азот, N2) з природним газом при високій температурі і тиску. При збільшенні ціни на енергоносії, відповідно збільшується і ціна на азотні добрива. Аміак переходить в рідкий стан при температурі нижче, ніж -330С. Таким чином, аміак зберігається під тиском, щоб знаходиться в рідкій формі. Аміак, пропущений над платиновим каталізатором, переходить в азотну кислоту. Азотна кислота, в суміші з аміаком, дає нітрат амонію NH4NO3 (34-0-0). Сечовину (NH2) 2CO (46-0-0) отримують при взаємодії надлишку аміаку з вуглекислим газом (CO2). Взаємодія аміаку з сірчаною кислотою дає сульфат амонію. Взаємодія аміаку з фосфорною кислотою дає фосфат амонію. Протягом багатьох років, безводний аміак (NH3) був основним джерелом азотних добрив при класичній обробці грунту. Безводний аміак необхідно вводити в грунт досить глибоко, щоб уникнути втрат газоподібного аміаку. Внесення може бути проведено під час сівби або в будь-який інший час. Такий спосіб внесення є досить жорстким по відношенню до мікрофлори і мікрофауни грунту. Сьогодні No-Till-фермери використовують інші джерела азотних добрив, більш м’якої дії.

Сечовина
Сечовина– сухе азотне добриво, яким зазвичай користуються фермери. Сечовина, внесена в грунт або на рослинні залишки, реагує з водою, і за допомогою ензиму уреази швидко перетворюється в амоній. Це так званий гідроліз сечовини. Катіон амонію  перетворюється в аміак.
Так як аміак – це газ, то він випаровується в атмосферу. Якщо амоній захоплюється частинками грунту, тоді він утримується в ній і не випаровується. Кількості опадів або іригації в кількості 850 мм достатньо, щоб перемістити сечовину в грунт. Оскільки реакція перетворення сечовини в амоній – це ферментна реакція, відповідно швидкість перетворення зростає при підвищенні температури. Найкраще застосовувати сечовину протягом прохолодних періодів, з великою кількістю опадів. Надлишок сечовини залишається на поверхні землі, дає можливість випаровування аміаку, особливо при вологих, теплих умовах. Краще застосовувати сечовину на сухих залишках, ніж на вологих, так як активність уреази менше, при недостачі води. Суха сечовина може бути внесена стрічковим способом.
Фермери використовують багато способів внесення азотних добрив. Наприклад, змішуючи розчини сечовини та нітрату амонію разом, отримують рідке добриво, що містить приблизно половину сечовини і половину нітрату амонію. Такі розчини хороші джерела азоту для культур. Інші азотні добрива не мають проблем втрати.

Розрахунок часу застосування
Оптимальний час для внесення азотних добрив залежить від:

1) оброблюваної культури,

2) характеристики споживання азоту,

3) текстури грунту,

4) кореневої зони,

5) клімату,

6) кількості необхідного азоту.

Термін використання азоту є найбільш важливим для культур з неглибокою кореневою системою, що обробляються на піщаних ґрунтах, ніж культур з глибокою кореневою системою на суглинних грунтах. Максимальне споживання азоту відбувається в період швидкого зростання. Пшениця, наприклад, має самий бурхливий ріст і відповідно максимальне споживання азоту в фазі виходу в трубку. Найбільшу частину або все азотне добриво потрібно внести досить рано, щоб мікроорганізми мали час на мінералізацію азотних добрив в нітрат, так щоб азот став доступний рослині. Знижені температури грунту уповільнюють процеси мінералізації, тому азотні добрива потрібно вносити як мінімум за 3 тижні перед посівом. Найшвидше споживання азоту на кукурудзі відбувається в фазі від 8-листа до викиду волоті. Велика частина азоту повинна бути внесена за 2 тижні до фази максимального споживання, за умови, що цей азот знаходиться в доступній для рослини формі – у вигляді нітрату. У разі зрошення, де практикується внесення азоту через воду, необхідно провести внесення за 2 тижні до періоду активного споживання азоту.

Втрати азоту при вимиванні і денітрифікації
Втрати азоту з грунту можуть проходити при:

1) вимиванні (вилуговування),

2) денітрифікації,

3) випаровування

Питання втрати  розглянуто вище.

Вилуговування – це процес вимивання розчинної нітрату з водою. Ґрунти з високою здатністю утримувати воду можуть акумулювати значну кількість води разом з нітратом.

Легка текстура грунту

Для грунтів з легкою текстурою, які мають високу здатність утримувати воду, азотне добриво може бути внесено безпосередньо перед посівом або в якості підживлення в період самого активного росту. Внесення азоту має бути проведено вчасно, щоб уникнути вимивання в більш неглибокі зони. У районах, в яких в період вегетації кількість дощів невелика, відповідно, зазначена вище проблема не є актуальною. Але в районах з великою кількістю опадів час проведення підживлення є критичним. Для грунтів з легкою текстурою, з поганою аерацією через підвищену зволоженість, дуже важливо внести більшу частину азотних добрив після того, як грунт висохне. Якщо азот внесений перед сівбою – основний потенціал азоту втрачається внаслідок денітрифікації.

Піщані грунти

Для піщаних грунтів частина азоту може бути внесена з гербіцидом або зі стартовим добривом. Частину потрібно внести перед фазою максимального споживання азоту (як це обговорювалося вище). Кількість азоту, який вимивається залежить від властивостей грунту і здатності утримувати воду. Поліпшення структури грунту, безперечно зменшує кількість вимивання нітратів.               

Денітрифікація  

Денітрифікація – це мікробний процес, за допомогою якого анаеробні грунтові бактерії (бактерії, здатні до життя без кисню повітря) землі утилізують (переробляють) кисень нітрату (NO3), для підтримування своїх життєвих процесів. Процес денітрифікації – це перетворення готового запасу нітрату в різні форми азоту, які можуть бути втрачені в атмосфері.

Споживання і винос азоту культурами
Кількість азотних добрив, яка необхідна рослині, залежить від врожайності і кількості азоту, що виносяться з врожаєм.
Таблиця 1: Винос азота культурами

Дефіцит азоту на кукурудзі

                                                                                                                                                                     Винос азоту необхідний для розуміння скільки ж азоту виноситься з грунту культурою. Вимога по азоту – це кількість азоту, споживаного рослиною для росту листя, стебел, коренів і зерна. Пожнивні залишки містять залишковий азот. Тільки через 3-4 роки після перегнивання азот з пожнивних залишків стає доступним для рослин.

У даній статті розглянута функція азоту, як добрива і як поживної речовини для рослин. Азот необхідний для вирощування здорового і високоякісного врожаю. Кількість азоту, яку потрібно внести, залежить від багатьох чинників, таких як: залишковий нітрат в грунті, минулі / теперешні врожаї бобових, споживання азоту культурою, потенціал врожайності, іммобілізація пожнивних залишків азотними добривами, ступінь мінералізації нітрату, органічна речовина грунту, ціна на зерно , рівень протеїну, рівень білка та інші показники якості врожаю. Ефективність застосування азотних добрива може бути вищою при правильному виборі джерела азоту. Існує багато ефективних способів внесення азотних добрив, які залежать від часу, обладнання та багатьох інших складових. Використання азотних добрив зростає, в той час як при використанні No-Till спостерігається наступне: якщо залишити пожнивні залишки на поверхні грунту, то рівень органічної речовини спочатку може зменшитися, хоча надалі, обов’язково зросте. Це пов’язано з вивільненням азоту. Залишаючи на поверхні землі пожнивні залишки, ми тим самим зберігаємо вологу для майбутнього врожаю. Користуватися цим додатковим потенціалом чи ні – залежить тільки від Вас.