Азотные удобрения - роль азота в жизни растений

Азот — химический элемент V группы периодической системы Менделеева, атомный номер 7. Название происходит от греческого «а» — отрицание и «зое» — жизнь, то есть «безжизненный». Это связано с тем, что газообразный азот не поддерживает дыхания и горения. Однако по иронии судьбы именно азот является основой жизни на Земле — без него невозможно существование белков и нуклеиновых кислот.

Что такое азот и откуда он берётся

Атмосфера Земли на 78% состоит из молекулярного азота N₂. Однако эта форма недоступна для большинства растений, так как они не могут усваивать газообразный азот. Основными источниками связанного азота для растений являются:

• Почвенный азот — в почве содержится 0,06-0,3% азота, из которых только 1-5% приходится на минеральные соединения (NH₄⁺ и NO₃⁻), доступные растениям. Остальной азот находится в органической форме и становится доступным только после минерализации.
• Азотфиксация — процесс связывания атмосферного азота микроорганизмами. Клубеньковые бактерии (ризобии), живущие в симбиозе с бобовыми растениями, способны превращать N₂ в аммиак, который затем используется растением.
• Атмосферная фиксация — при разрядах молний азот воздуха окисляется до оксидов, которые с осадками попадают в почву. На долю этого источника приходится около 3% ежегодной азотфиксации.
• Промышленная фиксация — синтез аммиака из атмосферного азота и водорода (процесс Габера-Боша). Это основной источник минеральных азотных удобрений.

Круговорот азота в природе

Круговорот азота — один из важнейших биогеохимических циклов, обеспечивающих жизнь на Земле. Он включает несколько ключевых этапов:

Азотфиксация — процесс превращения атмосферного азота в доступные для растений соединения. Осуществляется азотфиксирующими бактериями (свободноживущими, например Azotobacter, или симбиотическими, обитающими на корнях бобовых).

Нитрификация — окисление аммиака до нитритов (бактерии рода Nitrosomonas) и далее до нитратов (бактерии рода Nitrobacter).

Аммонификация — разложение азотсодержащих органических соединений (белков, нуклеиновых кислот) с выделением аммиака. Этот процесс осуществляют гнилостные бактерии и грибы.

Денитрификация — восстановление нитратов до газообразного азота денитрифицирующими бактериями. Это приводит к потерям азота из почвы и возвращению его в атмосферу.

Ценность азота для растений

Азот необходим растениям на всех этапах развития. Его физиологическая роль исключительно важна:

• Структурная функция — входит в состав аминокислот и белков, из которых построены все клетки растений
• Фотосинтез — азот входит в состав хлорофилла, без него невозможен процесс фотосинтеза
• Генетическая информация — компонент нуклеиновых кислот (ДНК и РНК)
• Энергетический обмен — входит в состав АТФ и других макроэргических соединений
• Ферментативная активность — коферменты и ферменты содержат азот
• Гормональная регуляция — входит в состав фитогормонов (гетероауксин, цитокинины)

Симптомы недостатка азота

Недостаток азота — одно из самых распространённых нарушений минерального питания растений. Его можно определить по внешним признакам:

• Бледно-зелёная или жёлтая окраска листьев — вначале желтеют жилки, затем и ткани листа вокруг жилок. Из-за нехватки хлорофилла листья теряют зелёный цвет.
• Пожелтение начинается с нижних, более старых листьев — растение перекачивает азот из старых листьев в молодые, к точке роста. Поэтому нижние листья желтеют и отмирают первыми.
• Замедление роста — растения становятся низкорослыми, побеги тонкими и слабыми.
• Мелкие листья и соцветия — листовые пластинки мельчают, количество соцветий уменьшается.
• Слабое кущение и ветвление — у зерновых культур наблюдается слабое кущение, меньше колосков в колосе.
• Ускоренное развитие — растения быстрее переходят к репродуктивной фазе, сокращая вегетационный период.

При азотном голодании в ранние фазы развития зерновых культур уменьшается количество зерна в колосьях и снижается содержание белка в зерне. Для картофеля характерны задержка роста и отмирание листьев.

Симптомы избытка азота

Избыток азота так же вреден, как и его недостаток. При перекормке азотными удобрениями наблюдаются следующие признаки:

• Чрезмерный рост вегетативной массы — растения «жируют», наращивая листья и стебли в ущерб плодоношению
• Затягивание вегетации — растения позже зацветают и плодоносят, что особенно опасно в регионах с коротким летом.
• Полегание посевов — из-за слабого развития механических тканей стебли становятся хрупкими и полегают.
• Повышенная восприимчивость к болезням и вредителям — избыток азота снижает иммунитет растений.
• Накопление нитратов — в продукции повышается содержание нитратов, что опасно для здоровья человека и животных.
• Ухудшение качества продукции — у зерновых снижается содержание белка и клейковины, у плодовых — сахаров.
• Скручивание молодых листьев — при сильном избытке молодые листья скручиваются и становятся хрупкими.

Виды азотных удобрений

Азотные удобрения классифицируются по форме содержащегося в них азота:

Мочевина (карбамид) — самое концентрированное азотное удобрение (46% N). Амидная форма азота после гидролиза превращается в аммонийную, доступную растениям. Однако при поверхностном внесении возможны значительные потери азота в виде аммиака (до 20-90% в зависимости от условий).

Аммиачная селитра — содержит азот в двух формах: аммиачной и нитратной. Нитратная форма быстро усваивается растениями, аммиачная — действует более пролонгированно. Это одно из самых распространённых азотных удобрений в мире.

Сульфат аммония — содержит 21% азота в аммонийной форме. Подкисляет почву, что важно на щелочных почвах. Аммоний хорошо закрепляется почвой и не вымывается.

Кальциевая и натриевая селитра — нитратные удобрения, азот в которых находится в легкорастворимой и быстроусвояемой форме. Используются для подкормок, но легко вымываются из почвы.

Нормы и способы внесения

Применение азотных удобрений требует соблюдения научно обоснованных норм, которые зависят от типа почвы, культуры и климатических условий:

• Основное внесение (под вспашку или культивацию) — 60-120 кг/га д.в. (действующего вещества) в зависимости от культуры
• Предпосевное внесение — 20-40 кг/га д.в. (в рядки или лунки)
• Подкормка в период вегетации — 30-60 кг/га д.в. (особенно эффективна для озимых культур весной)

Важно учитывать, что избыток азотных удобрений приводит к накоплению нитратов в продукции, ухудшению её качества и загрязнению окружающей среды. Для снижения потерь азота рекомендуется:

• Заделывать удобрения в почву (особенно мочевину)
• Использовать ингибиторы нитрификации и уреазы
• Вносить азот дробно, в соответствии с фазами развития растений
• Сочетать азотные удобрения с фосфорно-калийными

Экологические аспекты применения азотных удобрений

Применение азотных удобрений, особенно в избыточных дозах, может вызывать негативные экологические последствия:

• Эвтрофикация водоёмов — вымывание нитратов приводит к «цветению» воды и гибели водных экосистем
• Загрязнение грунтовых вод — нитраты в питьевой воде опасны для здоровья человека (образование метгемоглобина)
• Парниковый эффект — образующаяся при денитрификации закись азота (N₂O) является мощным парниковым газом
• Подкисление почв — нитрификация аммонийных удобрений сопровождается выделением ионов водорода

Вывод: азот — ключ к высоким урожаям

Получить консультацию по производству органоминеральных удобрений