Формы,усвоение и влияние азота на растения. Азот в растениях

Значение азота в жизни растений

Значение азота в жизни растений велико, как и любого другого минерального элемента. Заменить один минерал другим, даже близким ему по свойствам, нельзя, так как каждый элемент имеет свою специфику. Недостаточное содержание минеральных элементов отражается отрицательно на росте и развитии растения.

Азот в жизни растений

Например, каждая аминокислота, входящая в состав белка, содержит в себе азот, (подробнее: Обмен веществ в живых организмах).  Кроме того, азот входит в состав важнейшего органического соединения — хлорофилла, (подробнее: Процесс фотосинтеза в листьях растений).

Азот находится также и в амидах, каковыми яв­ляются аспарагин и глутамин. Азот входит в состав органиче­ских оснований, нуклеотидов, нуклеиновых, кислот, некоторых витаминов, ферментов и алкалоидов. Азот может находиться в растении и в виде неорганических соединений — солей азот­ной кислоты и аммонийных солей.

Содержание азота в почве

В почве содержится неодинаковое количество азота — от 0,05% в дерново-подзолистых почвах до 0,45% в черноземах (по весу). Однако только 1—2% из всего азота почвы состав­ляют азот неорганических соединений, остальные 98 — 99% приходятся на долю органического азота, содержащегося в мертвых растительных и животных остатках и в почвенном пе­регное.

Из неорганических соединений азота в почве встречаются соли аммония, нитраты и иногда небольшие количества нитритов. Растения могут усваивать азот из нитратов, нитри­тов, аммонийных солей, мочевины и аминокислот.

Аспарагин и аминокислоты доступны растению, но усваиваются хуже, чем мочевина и неорганические соединения азота. В теле растения азот восстанавливается до NН3 и в белках находится в виде группы NН2.

В растении содержание азота колеблется от долей процента до 3—5% на сухой вес. Больше всего азота в молодых расту­щих частях растения, где много живой протоплазмы. Содержа­ние азота не остается в растении постоянным и уменьшается с возрастом; в верхних более молодых листьях его всегда боль­ше, чем в нижних.

В первой половине XIX века господствовало представление, что растение усваивает азот в восстановленной форме (NН4). В связи с этим предполагалось, что в почве происходит восстановление нитратов. Однако при выращивании растений на рас­творах нитратов и аммонийных солей было обнаружено лучшее развитие растений в том случае, когда источником азота были нитраты.

После открытия С. Н. Виноградским процесса нитрифика­ции прежнее представление об усвоении азота только в восста­новленной форме сменилось обратным, т. е. стали считать, что аммонийные соли потому и могут служить источником азота, что в почве происходит их окисление — переход в нит­раты.

Д. Н. Прянишников начал изучение вопроса об источниках азота для растений в условиях водных стерильных культур, исключающих возможность нитрификации. В его опытах было обнаружено, что растения способны произрастать на обоих ис­точниках азота, но на нитратах— значительно лучше.

Д. Н. Пря­нишников обратил внимание на реакцию раствора после пре­бывания в нем растения. Оказалось, что уже через несколько часов после пребывания растения в соответствующем растворе реакция его изменялась. Если источником азота были аммо­нийные соли, реакция резко сдвигалась в кислую сторону, если нитраты — происходило подщелачивание раствора. Вводя в рас­твор с аммонийными солями кальций, Прянишников получил прекрасное развитие растений.

Таким образом, было доказано, что растения могут усваи­вать азот и из аммонийных солей. Токсичность аммонийных солей заключалась в том, что при их поглощении реакция среды становилась кислой, неблагоприятной для растения. Этими опытами Прянишников доказал, что как окисленная, так и вос­становленная формы азота являются прекрасными источника­ми питания растений.

Применяемые при выращивании растений неорганические соли азота химически являются нейтральными, поэтому изме­нение реакции почвенного раствора может быть объяснено только поглощающей деятельностью растения.

Так как, поступление минеральных элемен­тов идет путем обменной адсорбции. В случае, если в растворе была аммонийная соль (Nh5)2S04, ион Н+ обменивался на ион NН4+; в растворе получалась серная кислота, способная сильно диссоциировать, вследствие чего раствор резко подкис­лялся.

При наличии в растворе азотнокислой соли NaNО3 в ре­зультате обменной адсорбции вместо поглощенного иона NO3 в раствор выделялся ион НСO3— который, соединяясь с катио­ном Nа, образует углекислый натрий, гидролитически распада­ющийся с образованием гидроксильного иона ОН. Он вызывает подщелачивание раствора.

Таким образом, аммонийные соли являются физиологически кислыми, а нитраты — физиологически щелочными. Соль NН4NО3 также является физиологически кислой, так как поступление NН4 идет быстрее, чем NO3, в результате чего про­исходит подкисление среды.

Применение физиологически кис­лых солей (Nh5)2S04 и NН4NO3 на кислых почвах, которые и так неблагоприятны для многих растений, будет отрицательно сказываться на росте растений. В этих условиях надо приме­нять нитратные удобрения.

Клубеньковые бактерии

Высшие растения могут усваивать азот только из его сое­динений; молекулярный азот, находящийся в атмосфере, им совершенно недоступен. Связывать азот атмосферы могут специфические клубеньковые бактерии, способные разви­ваться в клубеньках, находящихся на корнях бобовых расте­ний.

Заражение бобового растения клубеньковыми бактериями происходит через корневые волоски. Бактерии проникают в ко­рень и размножаются в клетках коровой паренхимы, образуя слизистую нить. Двигаясь по слизистой нити, бактерии скапли­ваются в каком-нибудь месте коры корня. Под влиянием выде­лений бактерий происходит местное разрастание клеток коры корня — вздутие, так называемый клубенек.

Клубеньковые бактерии способны поглощать азот из атмо­сферы, переводя его в связанную форму, которая может быть усвоена растением. Между клубеньковыми бактериями и бобо­выми растениями устанавливается симбиоз: бобовое растение снаб­жает бактерии угле­водами, минеральны­ми веществами и во­дой, а клубеньковые бактерии доставляют азотистые соединения растению.

Процесс аммонификации

Существуют раз­личные расы клубень­ковых бактерий. Каж­дая раса способна заражать определенный вид бобового расте­ния. Бобовые расте­ния накапливают мно­го азота, и после их отмирания почва обо­гащается азотом.

Фик­сацию атмосферного азота могут производить также сине-зеленые водоросли и некоторые виды бактерий, свободно живущие в почве. К таким бактериям относятся различные виды Asotobacter, нуждающиеся в доступе кислорода, и ана­эробная бактерия Clostridium Pasteurianum.

Ассимилирован­ный этими бактериями азот переводится в белковые вещества их тела. После отмирания бактерий происходит минерализация белкового азота, который становится доступным растениям.

Разрушаются мертвые остатки животных и растений вслед­ствие воздействия специальных бактерий, которые, разлагая белковые и другие азотистые вещества, переводят их в аммиак.

Последний, соединяясь с анионами почвы, образует аммоний­ные соли, доступные растению. Этот процесс носит название аммонификации, а группа бактерий, производящая мине­рализацию органического азота, называется аммонифици­рующими бактериями.

Аммонифицирующие бактерии

Аммонифицирующие бактерии бывают как аэробные, так и анаэробные. Более энергично и до конца (т. е. до NН3) процесс аммонификации идет в аэробных условиях.

К образованию аммонийных солей приводит также и разло­жение мочевины и мочевой кислоты уробактериями. Об­разовавшиеся в почве аммонийные соли могут или непосред­ственно усваиваться растениями или окисляться сначала до азотистой, а затем до азотной кислоты. Первый этап окисле­ния осуществляется бактерией Nitrosomonas, второй — бакте­рией Nitrobacter. Перевод аммонийных солей в нитраты возмо­жен только в хорошо обработанных почвах, где достаточно кис­лорода.

Таким образом, процессы, связанные с жизнедеятельностью почвенных микроорганизмов (фиксация азота атмосферы и аммонификация), увеличивают фонд доступного для растения азота в почве и поэтому являются в высшей степени полез­ными.

Кроме биологического связывания азота, в природе наблю­дается физическое связывание азота, например образование окислов азота, происходящее во время гроз при сильных элек­трических разрядах. Окислы азота, попадая с осадками в поч­ву, образуют азотистую и азотную кислоты, которые с катио­нами почвы дают нитриты и нитраты.

Процесс денитрификации

Количество доступного азота в почве уменьшается вслед­ствие процесса денитрификации, приводящего к разруше­нию нитратов и выделению азота в свободном виде. Денитрификация происходит в результате жизнедеятельности бактерий, называемых денитрифицирующими. Они разлагают ни­траты, используя, их кислород для дыхания при недостатке кислорода в почве.

Процесс денитрификации очень вреден, так как уменьшает количество доступного для растения азота. При хорошей аэрации почвы процессы денитрификации подавля­ются.

Недостаток азота сказывается на внешнем виде растения. Верхние листья у него недоразвиваются, нижние — желтеют, а затем и отмирают, что объясняется передвижением из них азота в верхние листья, в которых азот вновь используется. Таким образом, азот может многократно использоваться расте­нием — реутилизироваться. При длительном недостатке азота растения прекращают рост, (подробнее: Химический состав растений).

Круговорот азота

В природе постоянно происходит переход азота из одних соединений в другие. Растение является пищей для животных и человека. После отмирания животных и расте­ний, мертвые остатки, содержащие азот в виде органических сое­динений,  а также мочевина  попадают в  почву,   где подверга­ются постепенной минерализации.

Сначала идет процесс аммо­нификации, приводящий к образованию аммонийных солей, ко­торые частично поступают в растение, а частично подвергаются процессу нитрификации. Образовавшиеся нитраты могут также усваиваться   растением.

Часть  нитратов  теряется   в процессе денитрификации,   приводящей   к   образованию   молекулярного азота, частью вымывается из почвы, так как нитраты не удер­живаются   почвенным   поглощающим   комплексом.

Количество потерянного в процессе денитрификации азота с избытком ком­пенсируется  азотом, связанным  фиксаторами  азота, и  образо­ванием окислов азота, которые в дальнейшем образуют нитра­ты. Круговорот азота в природе представлен на рисунке.

В круговороте азота участвует человек; с одной стороны, он разрушает азотные соединения при сжигании органических веществ (дерева, торфа, каменного угля и других), с другой — человек научился связывать газообразный азот воздуха, пере­водя его в аммиачную и нитратную формы и в мочевину.

libtime.ru

Азот в жизни растений. Его роль, недостаток и способы восстановления

Один из важнейших макроэлементов. Без его участия невозможно развитие растений. Он отвечает за обмен веществ. При этом находится в составе всех белков, цитоплазмы, ядер клеток, аминокислот, хлорофилла, гормонов, витаминов и других соединений. Все это – азот.

Растениям он необходим постоянно, так как отвечает за все процессы питания. Поэтому его недостаток задевает жизненно важные функции.

Особенно нуждаются в этом элементе молодые растения во время активного роста стеблей и листьев. Они содержат наибольшее количество азота. Но с развитием, его доля снижается.

Роль азота в жизни растения заключается еще в том, что он больше других элементов влияет на качество и количество урожая. Поэтому, чтобы вырастить богатый урожай нужно с ранней весны позаботиться о достатке азота.

Азот в природе

Растения используют азот в виде солей аммония (Nh5+), и нитратов (NO3-):

• Аммоний называют "долгим" азотом, так как он неподвижен в почве, не вымывается и долго превращается в нитратную форму. Больше необходим на ранних стадиях развития растения.
• Нитраты - "быстрый" азот. Быстро действуют, но легко вымываются. В большинстве случаев азот поступает в растения именно в виде нитратов.

Обе формы полезны при разных условиях: когда нужно быстро подкормить растение, используют нитраты. А когда необходимо поступление азота только на определенной фазе роста, вносят аммонийные удобрения.

Нитраты не задерживаются в почве и могут вымываться со склонов, выноситься с урожаем:

1. В водопроницаемых почвах (песчаных) вымывание азота происходит намного интенсивней, чем в почвах с низкой фильтрационной способностью (глинистых). Для уменьшения вымывания воды и соответственно азота, вносят перегной. Он имеет хорошую влагоемкость, склеивает частички почвы и заполняет собой пространство между ними.
2. Также происходит потеря азота при денитрификации, когда почвенные бактерии перерабатывают нитрат, используя его для поддержания своей жизнедеятельности. В результате он становится недоступным.
3. Так как азот накапливается в разных частях растения, то при уборке, уносится с урожаем. Разные культуры по-разному его используют. В зависимости от вида, в среднем выносится 100-200 кг/га органических веществ, содержащих азот.
4. Также он выносится при улетучивании мочевины, когда уреаза превращает ее в аммиак.

Азот атмосферы – это единственный природный источник азота. В газообразном состоянии находится в неограниченном количестве. Но его могут использовать лишь некоторые растения. Свойство переводить такой азот в форму, доступную для усвоения имеют азотфиксирующие бактерии. Такие бактерии находятся на корнях бобовых (соя, люцерна, клевер). Поэтому для природного восполнения уровня азота, их высаживают на местах, где в будущем будут произрастать культурные растения. И после уборки бобовых, азот остается в почве.

Азот в гидропонике

В питательном растворе для гидропоники важно наличие обеих форм азота. С помощью контроля их соотношения, можно добиться стабильного значения рН. Потому что, если раствор имеет только аммоний – это приведет к понижению уровня рН раствора и его подкислению. И наоборот – при перевесе нитратов, повысится рН вокруг корней и раствор станет щелочным. В этом случае, если значение рН не соответствует нужному уровню, растение перестанет получать необходимые элементы для нормального развития. При значении рН 6,8 растения одинаково усваивают обе формы азота.

При одинаковых пропорциях аммоний больше понижает рН раствора, чем нитратный азот повышает его. Поэтому для стабилизации уровня рН аммония используют намного меньше, чем нитратов (в соотношении 1:3).

Еще одна важность правильного соотношения Nh5+ и NO3- в том, что повышенное содержание аммония приводит к дефициту кальция и магния.

Соотношение нитратов и аммония очень важно. Но оно может меняться в зависимости от сорта растения, температуры раствора, стадии роста, освещения:

1.      Если при образовании плодов у некоторых растений в питательном растворе присутствует аммоний – это снижает урожайность и может привести к заболеваниям. Поэтому лучше использовать аммоний только на начальной стадии развития. 2.      При повышении температуры увеличивается потребление сахара и уменьшается обмен веществ аммония с ним. Поэтому при повышенных температурах недопустимо содержание высокого уровня аммония. 3.      Наоборот, при низкой температуре нитраты транспортируются медленнее, поэтому использование их в растворе негативно сказывается на росте растения.

Нехватка азота у растений

Чтобы понять, как выглядит растение с недостатком азота N2 не нужно иметь специальных знаний. Главный признак – это прекращение роста и общая слабость. Растение с нормальным его содержанием выглядит здоровым, с насыщенным зеленым цветом листьев. Даже на начальной стадии азотное голодание может привести к потере половины урожая.

Недостаток азота у растений проявляет себя по таким признакам:

• растут слабые, короткие побеги;
• недостаток листьев, а те, что есть, теряют яркую окраску;
• новые листья мелкие, узкие, бледно-зеленые с красноватыми оттенками, рано опадают;
• пожелтение жилок с расположенными возле них частями листа. Сначала желтеть начинают нижние, старые листья;
• слабое ветвление деревьев;
• слабое цветение;
• плоды вырастают мелкие, рано осыпаются.

Как восполнить дефицит азота у растений

В почве

Азот для подкормки растений вносят в виде: калиевой, натриевой селитры, аммиачных, органических и других удобрений. Они повышают урожайность практически всех культур.

Почву удобряют ранней весной и в начале лета. За это время растение наиболее активно развивается. Своевременная подкормка стимулирует обмен веществ и активизирует рост.

Положительно удобрения влияют после весенних заморозков и понижений температуры. А вносить их после середины лета не рекомендуется. Это продлит рост, и существенно снизит зимостойкость растений. Также возможно накопление нитратов в плодах.

В гидропонике

Для гидропоники используют минеральные удобрения. Обычные органические удобрения (навоз) не используют, потому что они могут привести к загниванию. Это происходит из-за того, что органические удобрения расщепляются организмами, которые находятся только в почве. А удобрения для гидропоники содержат все готовые для использования элементы.

Раньше, чтобы получить питательный раствор, нужно было самому смешивать химические реактивы. Но это очень сложно. Сейчас раствор для гидропоники можно приготовить самому с помощью готовых удобрений:

Минеральное удобрение Plagron Hydro A/B 5 л. Двухкомпонентные азотсодержащие удобрения идеально подходят для профессионалов с большим опытом выращивания. Они содержат все необходимые питательные вещества даже для самых капризных растений. Используют эти подкормки во время развития, цветения и плодоношения. Они предназначены для гидропонного метода выращивания.

Стимулятор корнеобразования Plagron Power Roots 1 л. Это удобрение обеспечивает рост сильной, развитой корневой системы. В результате увеличивается усвоение питательных веществ, ускоряется рост молодых побегов. Используется во время вегетации и после пересадки для укрепления иммунитета. Подходит для любого способа выращивания.

Минеральное удобрение FloraGro 500 мл. Стимулирует активное развитие и укрепление корневой системы за счет обеспечения растения главными элементами. Используется на стадии вегетации для гидропонного способа, выращивания в почве, субстратах.

agrodom.com

Азот в почвах, растениях, удобрениях

Агрохимические и физиологические основы применения азотных удобрений

Роль азота в жизни растений. Азот – один из основных и важнейших элементов питания растений. Он входит в состав белков (16-18% их массы), которые являются составной частью протоплазмы растительных клеток. Азот входит в состав нуклеиновых кислот (рибонуклеиновая кислота – РНК и дезоксирибонуклеиновая – ДНК), играющих важную роль в обмене веществ в организме и передаче наследственных функций. Он входит в состав ферментов, выполняющих роль катализаторов во многих окислительно-восстановительных процессах растений. Азот является составной частью хлорофилла. Без азота хлорофилл не образуется. Он также входит некоторых других соединений как, например, фосфатиды, алкалоиды.

Азот среди элементов минерального питания наиболее мощный регулятор роста, хотя это не гормональное веще- ство. Регулированием уровня азотного питания можно до- биться увеличения урожайности у зерновых, кормовых и овощных культур за счѐт роста ассимиляционного листового аппарата, у плодовых – за счѐт увеличения размера плодов, повышения их числа, усиления дифференциации плодовых почек и уменьшения осыпания плодов.

Содержание азота в растениях различно, зависит от биологических свойств, фазы развития, применяемых удобрений. Больше его в бобовых (3-4%), меньше всего в плодово- ягодных, овощных и кормовых культурах (0,01-0,5%), зерновые занимают промежуточное положение (2-3%)

Внесение удобрений, и особенно азотных, значительно увеличивает содержание его в растениях. На содержание азота большое влияние оказывает плодородие почвы и агротехника возделывания растений. В зерновых культурах, выращиваемых на окультуренной дерново-подзолистой почве, содержание его может быть на 0,5-2,0% выше, чем выращенной на бедной по содержанию элементами почве.

Вынос и динамика потребления азота растениями. В начальный период роста растение потребляет азот мало, но недостаток его резко сказывается на урожайности сельскохозяйственных культур, это нельзя исправить последующим внесением азотных удобрений. Этот период называется критическим. У зерновых злаков уже в период развертывания первых 3-4 листочков начинаются закладка и дифференциация репродуктивных органов – колоса или метелки. Недостаток азота в это время даже при усиленном питании в дальнейшем приводит к уменьшению числа колосков в метелке или колосе и снижению урожая. Для удовлетворения растений в азоте в этот период рекомендуется вносить азотные удобрения при посеве 10-30 кг/га.

У плодовых культур критический период в отношении азота отмечается весной. Растения наиболее интенсивно поглощают и усваивают азот в период максимального роста и образования вегетативных органов (стеблей и листьев).

С периода плодоношения у плодово-ягодных культур ежегодно проходят два периода интенсивного потребления элементов: весной при распускании почек, цветении и образовании листьев и после сбора плодов осенью при накоплении запасных пластических веществ, накапливаемых как в корнях, так и древесине, коре штамба и ветвях и второй волны роста корней. Весенний период почти в три раза интенсивнее по всем элементам, чем осенний период.

По динамике и интенсивности поглощения азота в пе- риод вегетации культуры очень сильно отличаются между собой. Так, ячмень к началу фазы колошения потребляет до 71% азота, сахарная свѐкла, картофель, капуста, озимые отичаются более продолжительным или растянутым периодом потребления азота. Капуста наибольшее количество азота потребляет в июле – августе, морковь – в конце августа – сентябре. Поступление его в огурцы возрастает постепенно, достигая максимума в период наибольшего роста завязей.

Для культур с коротким периодом потребления необходимо обеспечить азотное питание до посева, а с длинным – есть смысл использовать подкормки.

Из физиологически устаревших частей растений, в которых преобладает распад белка, продукты его гидролиза передвигаются в молодые растущие вегетативные, а затем репродуктивные органы, где снова используются на синтез белка. Поэтому растущие органы растений отличаются повышенной концентрацией азота. В листьях она обычно выше, чем в стеблях и корнях. По мере старения относительное содержание азота в тканях вегетативных органов снижается. Например, в фазе кущения зерновых злаков оптимальная для их роста и развития концентрация азота составляет 4-6% на сухое вещество (что значительно выше, чем в зерне даже сильной пшеницы), к фазе трубкования она снижается до 3,5- 5,0%, а к колошению – до 3,0-3,5%.

Вынос азота урожаями сельскохозяйственных культур. Общий вынос азота зависит от биологических особенностей культур , сорта, урожайности, почвенно- климатических условий, удобрений. Ранние сорта характеризуются более высоким выносом на единицу продукции. Из овощных культур высоким выносом характеризуются цветная капуста (9,5 кг на 1 т).

Вынос азота растениями из почвы возрастает с увеличением урожайности сельскохозяйственных культур. Капуста, картофель, сахарная свѐкла, хлопчатник, подсолнечник, капуста, столовые корнеплоды и силосные культуры для создания высокого урожая потребляют гораздо больше азота, чем зерновые и плодово-ягодные .

У корне- и клубнеплодов, подсолнечника в зависимости от условий выращивания может сильно изменяться структура урожая. Это вызывает резкие различия в размерах потребления азота. Например, в лесостепных районах на каждые 10 т урожая корнеплодов и соответствующего количества ботвы сахарная свѐкла потребляет 50 кг азота, в Нечерноземной зоне свѐкла формирует больше ботвы, и на каждые 10 т корнеплодов ей требуется 80-100 кг азота.

Уровень азотного питания определяет размеры и интенсивность синтеза белка и других азотистых органических со- единений в растениях, ростовые процессы. Недостаток азота особенно сильно сказывается на росте вегетативных органов. Слабое формирование фотосинтезирующего листового и стеблевого аппарата вследствие дефицита азота, в свою очередь, ограничивает образование органов плодоношения и ведет к снижению урожая и уменьшению количества белка в продукции.

Избыточное азотное питание ухудшает и качество продукции. В корнеплодах сахарной свеклы снижается концентрация сахара и возрастает в процессе сахароварения содержание «вредного» небелкового азота, у картофеля снижается содержание крахмала, в овощной и бахчевой продукции и кормах накапливаются потенциально опасные для человека и животных количества нитратов.

Основные источники азотного питания растений.Основные источники азотного питания растений. Основными источниками азота для растений в естественных условиях служат соли азотной кислоты и аммония, нитриты и органические соединения азота, такие как мочевина и аминокислоты; поглощение идет в виде анионов NO3- и катионов Nh5 +.

Содержание и формы азота в растениях. Превращения азота в растениях. Нитраты, поступившие в растения, восстанавливаются с участием металлсодержащих ферментов через нитриты до аммиака.

НNO3 -→ НNO2 -→ (НNO)2→ Nh3ОН → Nh4 (при восстановлении нитратов до нитритов растениям необходим Мо, до гипонитрита и гидроксиламина – Cu, Fe, Mg, до аммиака – Mg.

Аммиак, поступивший в растение из почвы или образовавшийся в самом растении в результате восстановления нитратов, участвует в образовании аминокислот.

Синтез органических азотистых соединений до белка включительно происходит через аммиак, образованием аммиака завершается и их распад. Аммиак, по образному выражению Д. Н. Прянишникова, есть альфа и омега в обмене азотистых веществ в растениях.

Для самих растений нитраты безвредны и могут накап- ливаться в их тканях в значительных концентрациях. Нитраты и нитриты в повышенных количествах опасны для теплокровных, вызывают заболевание метгемоглобинемией (вместо гемоглобина в крови образуется метгемоглобин, нарушается снабжение тканей кислородом, развивается синюшность) и могут быть предшественниками канцерогенных соединений – нитрозаминов.

Д.Н. Прянишников доказал равноценность нитратного и аммиачного питания. При благоприятных условиях лучшей формой является Nh4, так как не требуется дополнительная энергия на восстановление нитратов. Преимущественное использование растениями аммонийного или нитратного азота зависит от ряда факторов, важнейшие из которых: биологические особенности культуры, обеспеченность еѐ углеводами, реакция среды, наличие кальция, калия и других элементов питания, в том числе микроэлементов.

При недостатке углеводов и, следовательно, органических кетокислот (особенно при прорастании семян, имеющих малый запас углеводов) избыточное поступление аммонийного азота в растения может оказывать отрицательное действие. В этом случае аммонийный азот не успевает использоваться на синтез аминокислот и накапливается в тканях, вызывая «аммиачное отравление» растений. Те растения, в посевном материале которых содержится много углеводов (например, крахмала у картофеля), быстро усваивают поступающий аммонийный азот и хорошо отзываются на внесение аммонийных удобрений.

При нейтральной реакции аммонийный азот усваивается растениями лучше, а при кислой – хуже, чем нитратный. Повышенное содержание кальция, магния и калия создаѐт более благоприятные условия для усвоения аммонийного азота, а при нитратном питании важное значение имеет достаточная обеспеченность фосфором и молибденом. Недостаток молибдена тормозит восстановление нитратов и ограничивает ассимиляцию нитратного азота растениями. В естественных условиях сравнительная ценность для растений нитратных и аммиачных (аммонийных) форм азотных удобрений в значительной степени определяется их превращениями в почве и еѐ свойствами.

Работами Ф.М. Турчина установлено, что аммиачное отравление растений можно предотвратить внесением калийных удобрений. При аммиачном питании происходит усиленное поглощение хлора, при нитратном – кальция. Молодые растения чувствительны к аммиачному отравлению, поэтому лучше при посеве вносить нитратную форму азота.

Общее содержание азота в различных почвах. Содержание азота в почвах зависит от количества гумуса и составляет примерно 1/20 его часть. В черноземных почвах общее содержание азота достигает 0,4-0,5%, а в дерново- подзолистых почвах и сероземах его лишь 0,05-0,15%. Общий запас азота в пахотном слое разных почв колеблется от 600 до 15000 кг/га

Основная масса (до 99%) почвенного азота находится в виде органических соединений (белковых и гумусовых веществ), недоступных для питания растений. Скорость минерализации органических соединений азота почвенными микроорганизмами до усвояемых растениями минеральных соединений (аммония и нитратов) зависит от условий аэрации, влажности, температуры и реакции почвы. Поэтому количество минеральных соединений азота в почвах сильно колеблется – от следов до 2-3% общего его содержания.

На кислых подзолистых почвах в условиях плохой аэрации, избыточной влажности и низкой температуры процессы минерализации протекают слабо и прекращаются на стадии образования аммония. Нитрификация из-за неблагоприятных условий для деятельности нитрифицирующих бактерий бывает подавлена, нитратов образуется мало.

На окультуренных, хорошо обработанных почвах процессы аммонификации и нитрификации проходят более интенсивно, больше образуется минеральных соединений азота, главным образом нитратов. Известкование кислых почв, систематическое внесение органических и минеральных удобрений, усиливая микробиологическую деятельность в почве, резко повышают интенсивность минерализации органического вещества и образования усвояемых минеральных соединений азота. Последние не накапливаются в почве в больших количествах, так как потребляются растениями и микроорганизмами и частично снова превращаются в органическую форму.

Кроме того, нитратный азот теряется из почвы в результате денитрификации и вымывания его из корнеобитаемого слоя осадками и поливными водами. Потери нитратов за счѐт вымывания из почв тяжелого гранулометрического состава под растениями обычно незначительны (на суглинистых 5- 6 кг/га). Однако на легких, особенно парующих, почвах в увлажненных районах, а также в условиях орошаемого земледелия такие потери могут быть значительными и достигать 25-30 кг/га. К отрицательным последствиям вымывания нитратов относится также загрязнение ими водных источников, в том числе питьевых ресурсов.

Биологическую денитрификацию осуществляет группа денитрифицирующих бактерий. Особенно интенсивно этот процесс идет в анаэробных условиях, при щелочной реакции почвы (рН 7,0-8,2) и в присутствии доступного микроорганизмам органического вещества богатого углеводами. Биологическая денитрификация протекает и в обычных условиях аэрации, реакции среды и увлажнения, поскольку в почвах даже при общих аэробных условиях неизбежно наличие анаэробных микрозон, а диапазон благоприятной реакции среды для развития денитрификаторов довольно широкий.

Баланс азота в почвах. В расходной части баланса учи- тывают вынос элементов питания с урожаем основной и побочной продукции, вынос с растительными остатками, вымывание нитратов, эрозию почвы и денитрификацию. Как показали проводимые исследования, из внесѐнных удобрений 30-60% азота используется растениями, 15-30 – аккумулируется в почве, 10-30 теряется в результате денитрификации 1- 5% вымывается в виде нитратов.

Естественное поступление азота осуществляется в результате биологической фиксации, с атмосферными осадками и семенами. В атмосфере над каждым гектаром почвы находится около 80 тыс. т азота, но молекулярный азот воздуха недоступен большинству растений (кроме бобовых). Только небольшое количество связанного азота (до 3-5 кг/га) образуется в самой атмосфере под действием грозовых разрядов и с осадками в виде аммиака, азотистой и азотной кислот поступает в почву.

Единственный естественный источник восстановления почвенных запасов этого элемента – процесс биологической фиксации молекулярного азота атмосферы. Гораздо большее значение для пополнения почвы азотом и питания растений имеет связывание (фиксация) молекулярного азота воздуха азотфиксирующими микроорганизмами, свободноживущими в почве (азотобактер, клостридиум и др.), клубеньковыми бактериями, живущими в симбиозе с бобовыми растениями (симбиотическая азотфиксация), а также азотфиксирующими микроорганизмами в ризосфере небобовых растений (ассоциативная азотфиксация).

Свободноживущие и ассоциативные азотфиксаторы в тропической зоне, южных и умеренных широтах ассимилируют до 20-30 кг азота на 1 га, а в северных широтах при недостатке тепла, малом содержании органического вещества в почвах и неблагоприятной для азотфиксаторов кислой реакции – всего 5-10 кг/га.

Роль бобовых культур в балансе азота Размеры сим- биотической азотфиксации значительно больше и зависят от вида и урожайности бобовых растений. Так, клевер при хорошем урожае может накапливать 150-160 кг/га азота, люпин – 100-170, люцерна – 250-300 кг/га. Примерно ⅓ связанного бобовыми травами азота сохраняется в послеукосных и корневых остатках и после их минерализации может использоваться культурами, идущими в севообороте вслед за бобовыми. В среднем в 1 т сена бобовых трав имеется 25-30 кг азота, а в корневых и послеукосных остатках содержится и поступает в почву 10-15 кг азота. Вклад биологического азота в азотный баланс определяется площадью, занимаемой многолетними бобовыми травами и их урожаем, от которого зависит количество азота, оставляемого в почве в корневых и послеукосных остатках. Если площадь, занятая бобовыми травами, составляет 10% общей посевной площади, а урожай сена равен 4 т/га, то ежегодное поступление азота в почву на 1 га посевов бобовых составит 40- 60 кг, а в среднем на 1 га всей посевной площади – 4-6 кг. Зернобобовые культуры оставляют после себя в пожнивно-корневых остатках столько же азота, сколько используют для формирования урожая из почвы, то есть они не обедняют почву азотом и являются хорошим предшественником для других культур.

Суммарное поступление азота за счѐт указанных источников далеко не компенсирует выноса его урожаями сельскохозяйственных культур и потерь из почвы в результате вымывания, эрозии и денитрификации. Чтобы не допустить обеднения почвы азотом и получать высокие, устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур, необходимо постоянно пополнять его запасы в почве путем внесения органических и минеральных удобрений. Поэтому для повышения урожаев всех культур и улучшения их качества огромное значение имеет внесение в почву содержащих азот органических и минеральных удобрений, получаемых путем искусственного синтеза из азота воздуха на химических заводах. Конечно, при этом должна максимально использоваться возможность вовлечения в круговорот питательных веществ фиксированного из атмосферы биологического азота путем расширения посева бобовых, особенно многолетних трав, и создания наиболее благоприятных условий для их выращивания и функционирования свободноживущих азотфиксаторов.

Диагностика азотного питания. Признаки недостатка и избытка азота в растениях. Характерные признаки азотного голодания: торможение роста вегетативных органов растений и появление бледно-зелѐной или желто-зелѐной окраски листьев из-за нарушения образования хлорофилла. Азот повторно используется (реутилизируется) в растениях, и признаки его недостатка проявляются сначала у нижних листьев. Пожелтение начинается с жилок листа, затем распространяется к краям листовой пластинки. При остром длительном азотном голодании бледно-зелѐная окраска листьев растений переходит (в зависимости от вида растений) в различные тона желтого, оранжевого и красного цветов, пораженные листья высыхают и преждевременно отмирают. У овощных культур при недостатке азота рост замедлен, стебли тонкие, волокнистые и твѐрдые. У плодовых культур черешки листьев и их жилки приобретают красноватый оттенок. Угол наклона черешка к побегу становится острым, резко уменьшается число цветков и плодов, побеги красно-коричневые, короткие, тонкие, плоды мелкие, яркоокрашенные. При нормальном снабжении азотом листья темно-зелѐные, растения хорошо кустятся, формируют мощный ассимиляционный стеблелистовой аппарат и полноценные репродуктивные органы.

При избыточном азотном питании листья крупные, часто свисающие. Избыточное, особенно одностороннее, снабжение азотом может замедлить развитие (созревание) растений и ухудшить структуру урожая, поскольку образуется большая вегетативная масса в ущерб товарной части урожая. При недостатке тепла в конце лета растения могут не достичь полной спелости. У корне- и клубнеплодов избыток азота приводит к израстанию в ботву, у зерновых культур и льна вызывает полегание посевов. В клубнях, корнеплодах, овощах, травах повышается содержание нитратов. У плодовых – понижается холодостойкость образуются мелкие, плохо окрашенные плоды, повышенное предуборочное опадение плодов, позднее их созревание, уменьшение прочности плодов, ухудшение лѐжкости.

xn--m1abbfd.xn--p1ai

Азот в жизни растений. | Сады над Бугом

Сады над Бугом

Роль азота в жизни растений.Азот играет важнейшую роль не только в процессах роста и развития растений., но и всего живого на земле. Азот входит в состав основных кирпичиков жизни — нуклеиновых кислот — РНК и ДНК, а также в состав клеток хлорофилла, белков и ферментов, ряда витаминов и алкалоидов.Азот, по сравнению с другими элементами питания, больше всех влияет на усиление роста и повышение урожайности растений. Его недостаток в грунте уменьшает накопление хлорофилла в зеленых частях растений, значительно понижает интенсивность образования в них органических веществ. Листья приобретают желтоватый или красноватый оттенок, пожелтение начинается с жилок листа и распространяется к краям листовых пластинок. При недостатке азота размер листьев уменьшается, стебли растут тонкие и короткие, соцветия мельчают, значительно снижается урожай, преждевременно опадают листья. Симптомы недостатка азота у травянистых растений прежде всего проявляются на нижних листьях. Так, у картофеля и других пасленовых нижние листья сначала становятся бледно-зелеными, затем края их засыхают и закручиваются к верху. Особенно важно достаточное количество азота для молодых растений в фазе их интенсивного роста и развития. Для сада это актуально ранней весной, во время распускания почек, цветения, роста.Растения потребляют азот в виде отрицательных ионов(NOз -) –нитратов и положительных ионов (Nh5+ )- аммониев. Аммоний эффективнее усваивается на стадии раннего роста растений, взрослые плодоносящие растения большую часть азота усваивают в форме нитратов. Источниками азота в земледелии являются азот, связанный почвой, компост, навоз, минеральные азотные удобрения, азот, фиксируемый микроорганизмами на корнях растений, азот, продуцируемый бактериями из растительных остатков.Одним из давно применяемых азотных удобрений является безводный аммиак, который вносят в почву в виде аммиачной воды. Но это удобрение следует вносить осторожно, не превышая рекомендуемых дозировок, так как оно агрессивно воздействует на микрофлору и фауну почвы.Мочевина — сухое азотное удобрение, которое при внесении в почву быстро вступает в реакцию с водой и, в результате гидролиза быстро превращается в аммоний, а затем в газообразный аммиак и улетучивается. Реакция превращения мочевины в аммиак тем быстрее, чем выше температура почвы. Поэтому, для эффективности действия, мочевину рекомендуется вносить в прохладную погоду, с обязательной с заделкой в почву.Такие азотные удобрения как сульфат аммония, нитрат и фосфат аммония не имеют проблем улетучивания азота. Высокая кислотная характеристика этих солей предотвращает потерю азота.При внесении минеральных азотных удобрений следует учесть, что при кислой реакции почвы растениями лучше усваиваются нитратные ионы, при нейтральной -ионы аммония. При наличии в почве кальция, калия, магния — улучается усвоение растениями аммония. Фосфор и молибден — стимулирует усвоение нитратов.Одним из ценных и экологически чистых источников пополнения почвы азотом является сидерация почвы. В отличие от дефицитного и дорогостоящего в настоящее время навоза, сидерация почвы доступна практически каждому садоводу любителю. Заделанные в почву зеленые останки молодых растений не только быстро разложатся и обогатят почву азотом, но и поддержат развитие микрофлоры и микрофауны почвы, способствуя улучшению ее структуры, установлению экологического баланса.Сидераты можно высевать в саду весной, летом и ранней осенью. Весной можно сеять как только сойдет снег, перед посадкой на грядки теплолюбивых овощных культур. Весной семена сидератов ( ржи, пшениы, ячменя, горчицы, гороха, люпина и др.) сеют густо, чтобы получить побольше зеленой массы. Срезают сидераты, не допуская цветения, когда растение еще молодое, его корень и стебель нежные, сочные, не огрубевшие. Заделку сидератов в почву производят не менее, чем за 2 недели до посадки овощных культур.Срезают сидераты с помощью косы, плоскореза или культиватора. Ботву после скашивания перекапывают или оставляют на грядках в качестве мульчи, или компостируют. Специалисты, почвоведы предупреждают, что слишком большое количество зеленой массы в почве ( особенно при тяжелой ее структуре), может привести к процессам брожения. Поэтому, чем больший объем зеленой массы сидератов, тем лучше надо его измельчать, тем глубже и равномернее следует распределять его в почве.

Рубрики: Советы по выращиванию растений, Удобрения | Ссылка

zelenyi-sad.in.ua

Азот — один из важнейших элементов развития растения. — Сириус агро плант

Азот — один из важнейших элементов развития растения. В природе существует несколько форм азота. Азот также составляет 78% от содержания атмосферы и 3% человеческого тела.

Комплекс NPK является основным «поставщиком» любого растения. Это часть белков, хлорофилла, гормонов, витаминов и т. д.

Краткая история элемента

Породы, которые составляют Землю, имеют очень малое содержание азота. Что-то в минимальных количествах по сравнению с другими типами выделения азота высвобождается в почву, когда происходит выветривание этих пород.

Тем не менее, действительно интересна фиксация атмосферного азота (о 78% которого мы говорили). Когда мы говорим о фиксации, то мы имеем в виду обеспечение сельскохозяйственных культур усвояемым азотом.

Этот переход атмосферного азота в почву может быть осуществлен двумя способами. С одной стороны, это будет биотический «путь», где активность микроорганизмов (как животных, так и растений) имеет крайне важное значение для утилизации этого усвояемого элемента.

Существует также еще один путь, абиотический, где фиксация происходит с помощью дождя, снега и т. д., в общем, атмосферных явлений.

Если бы вам пришлось выбирать способ фиксации, какой бы вы выбрали? Несомненно, тот, который предполагает большую работу, проводимую микроорганизмами, т. е. биотический путь.

Однако, на нашей земле нет оптимальных условий для развития микроорганизмов.

По крайней мере, они не такие, чтобы эти «жуки» могли создавать азот в количествах, достаточных для нормального развития сельскохозяйственных культур.

ФУНКЦИИ АЗОТА В РАСТЕНИЯХ

С «общей» точки зрения можно сказать, что смысл азота в растениях заключается в создании растительной массы.

Однако, это утверждение не содержит ничего конкретного, поэтому давайте добавим еще несколько вещей. Таким образом, мы увидим истинную важность этого элемента в растениях.

Самая важная роль азота в культурах — быть частью растительных белков (то, что мы говорили о создании массы).

Однако, мы не можем забыть о его роли в качестве запаса либо в семенах (его способность поддерживать семена «живыми», не будучи посаженными, или энергия, которую нужно преобразовать в растение после их посева), либо в других репродуктивных органах.

Что, если мы посмотрим на функциональную точку зрения?

Он участвует во всех этих ферментативных процессах:

• Оксидазы, каталазы и пероксидазы
• Дегидрогеназы
• Гидролазы
• Нуклеопротеины
• Трансфосфорилазы и трансаминазы
• Карбоксилазы

А также стимулирует образование ауксинов, образует лигнин, участвует в производстве хлорофилла и т. д.

СКОЛЬКО ВИДОВ АЗОТА СУЩЕСТВУЕТ?

Фиксация азота в почве не происходит в органической форме, которая не усваивается любым растением. До этого он должен пройти еще один «процесс деградации», потому что он должен перейти от органического к минеральному.

Когда вы услышите слово «минерализация» в будущем, вы узнаете, что это значит.

Что касается этих минеральных форм, нам представлены две, которые вы, несомненно, знаете:

• Аммонийная форма (Nh5+)
• Нитратная форма (NО3-)

Аммонийная форма, со временем и под действием климата и микроорганизмов переходит в нитратную форму, легко поглощаемую растениями. Однако, все это несколько сложнее, минерализация органического азота проходит через несколько этапов, но мы можем обобщить, что аммонийный N переходит в нитратный N.

Здесь необходимы микроорганизмы и качество почвы, поскольку без них было бы невозможно перейти от Nh5+ к NO3-. Ничего не остается, как заботиться о своих почвенных микроорганизмах.

Мочевина

Мочевина представляет собой химическую форму диамида угольной кислоты. Предположим, что это соединение находится в процессе нитрификации сверху. Мочевина разлагается на аммоний, который, в свою очередь, переходит в нитрат.

КАК РАСТЕНИЕ ПОГЛОЩАЕТ АЗОТ?

Как упоминалось ранее, растения поглощают нитратный азот. Следовательно, многие фермеры используют в качестве основного удобрения аммиачный азот или мочевину, поскольку они, как ожидается, останутся в почве как можно дольше.

Еще одна вещь, о которой мы еще не говорили, заключается в том, что это соединение может поглощаться растением как на корневом уровне (обычно корнями), так и листвой (при непосредственном применении).

Тем не менее, для азота является обычной практикой внесение в почву как в аммиачной (Nh5+), так и в нитратной (NO3-) форме.

Корни растений поглощают азот из почвы в виде нитрата (NO3-) или аммония (Nh5+). В большинстве почв действие нитрифицирующих бактерий приводит к тому, что культуры поглощают в основном N-NO3-. В других особых ситуациях в почве, таких как анаэробные условия, растения могут поглощать относительно больше Nh5+, чем NO3-. Точно так же это может произойти сразу же после применения аммонийных удобрений или на ранних стадиях роста, когда температура по-прежнему низкая для быстрой нитрификации. В некоторых случаях они также поглощают N в виде мочевины.

Предпочтение растением Nh5+ или NO3-, когда обе формы присутствуют, в основном, зависит от вида культуры. Зерновые культуры поглощают любую форму N, в то время как пасленовые, например, томаты отдают предпочтение более высокому соотношению NO3-/Nh5+. Рис является типичным примером адаптации к Nh5+. Другими видами, адаптированными к питанию с Nh5+, являются те, которые выращиваются на кислых почвах тропических и субтропических регионов, где процесс нитрификации ограничен.

Есть исследования, которые показывают, что некоторые культуры лучше растут, если дается смесь NH 4+ и NO3-. В частности, было обнаружено, что некоторые растения могут не только показывать более высокий уровень урожайности, но и более высокие уровни белка.

Поглощение и усвоение NO3-

NO3- всасывается активно, т.е. с затратой энергии. Специальные ферменты катализируют прохождение ионов NO3- через клеточные мембраны, особенно на уровне корневых волосков. Как уже указывалось, NO3- поглощаются в меньшей степени при низких температурах. На поглощение также влияет молибден, так как на поверхности корневых клеток образуется молибдропротеин для переноса NO3-.

Когда NO3- проник, растение может отложить его про запас как таковой корневыми тканями, или восстановить и синтезировать в аминокислотах, или отложить в ксилеме, чтобы транспортировать в стебли.

Усвоение NO3- осуществляется через ряд этапов. Во-первых, NO3- восстанавливается до NO2- посредством ферментативного действия и в присутствии фотосинтетов. Затем NO2- восстанавливается до Nh4, под действием нитритредуктазы. Полученный Nh4 быстро включается в глутаминовую кислоту под действием глутаминсинтетазы и глутаматсинтазы, расположенных как внутри так снаружи клеток.

Поглощение и усвоение Nh5+

Поглощение Nh5+ достигается посредством активного и пассивного процесса. Эксперименты, в которых были использованы метаболические ингибиторы, показали, что при ингибировании высвобождение дыхательной энергии при поглощении Nh5+ уменьшается вдвое, но не полностью ингибируется, как в случае поглощения NO3-. Поглощение Nh5+ увеличивается при значениях рН, близких к 8. Его поглощение приводит к увеличению поглощения неорганических анионов (h3PO4-, SO42- и Cl-), а рН ризосферы может уменьшаться из-за высвобождения H+ с помощью корня для поддержания электрической нейтральности.

Несмотря на то, что Nh5+ может пассивно поглощаться, его скорость поглощения в большей степени зависит от скорости подачи энергии, чем скорость поглощения NO3. Это связано с тем, что после поглощения Nh5+ должен быть немедленно включен в углеродные скелеты. Если для этого процесса отсутствуют углеводы, Nh5+ может накапливаться до токсичных уровней в корне. Это приводит к остановке роста и уменьшению поглощения K+ с симптомами дефицита этого питательного элемента у растения.

После поглощения Nh5+ не нужно восстанавливать, поэтому по сравнению с NO3- растение экономит энергию. Однако, в некоторых ситуациях эти энергетические затраты могут быть незначительными. Когда NO3 восстанавливается в листе, энергия, используемая для процесса восстановления, поступает непосредственно из солнечной энергии и не включает использование углеводов в качестве источника энергии. Только когда NO3- восстанавливается в корне, энергия, используемая растением для этого процесса, исходит из катаболизма углеводов.

АТМОСФЕРНЫЙ АЗОТ

Существуют растения, способные захватывать азот из атмосферы, восстанавливая его и превращая в аминокислоты и белки, которые будут служить пищей.

Согласно Бермудесу де Кастро, атмосферный азот фиксируют следующие культуры:

• Бобовые (с Rhizobium)
• Лишайники (Peltigera, Lichina, Collena)
• Водный папоротник Azolla – Anabaena
• Гуннера — Nostoc
• Злаковые с бактериями Azotobacter
• Голосеменные с Cyanophyta
• Симбиоз между Phsychotriaи бактериями

КАК ДИАГНОСТИРОВАТЬ НЕДОСТАТОК АЗОТА?

Недостаток азота, к счастью, довольно легко обнаружить. Поскольку этот элемент оказывает влияние на хлорофилл, его недостаток вызывает ингибирование производства зеленого пигмента.

Следовательно, мы можем наблюдать листья с полным хлорозом.

Поскольку азот тесно связан с ростом, если растению не хватает этого элемента, мы увидим чахлые растения, которые в конечном итоге, одревеснеют в ближайшее время.

В целом, чтобы правильно поставить диагноз, необходимо иметь в виду, что первые симптомы (хлороз и отсутствие роста) появляются на старых листьях.

Это связано с тем, что азот является очень подвижным элементом в растении, поэтому он легко перемещается в самые активные точки с функциональной точки зрения.

… И ИЗБЫТОК?

Избыток азота в растениях может приводить к преувеличенному росту, более мощному развитию побегов и ветвей (большее клеточное размножение), более нежным растениям (менее лигнифицированным), задержкам появления древесных частей, задержке зрелости, и т. д.

Поэтому, если в растении есть «более мягкие» части, оно будет более восприимчивым к вредителям и болезням, уменьшится урожайность, будет производить меньше семян (зерновые) или плодов (овощи), будет более чувствительно к недостатку влаги и т. д.

Инга Костенко, Mivena Украина

Анна Устименко, Клуб Sirius Agro Plant

Источники:

https://www.intagri.com

http://agriculturers.com

siriusap.com

Азот в растениях

Здоровые растения часто содержат от 3 до 4 процентов азота в их надземных тканях. Это гораздо более высокая концентрация по сравнению с другими питательными веществами. Углерод, водород и кислород, питательные вещества, которые не играют существенной роли в большинстве программ управления плодородием почв, являются единственными другими питательными веществами, присутствующими в более высоких концентрациях.

Азот настолько важен, что он является основным компонентом хлорофилла, соединения, в котором растения используют солнечную энергию для производства сахара из воды и углекислого газа (т. Е. Фотосинтеза). Он также является основным компонентом аминокислот, строительных блоков белков. Без белков растения засыхают и умирают. Некоторые белки действуют как структурные единицы в растительных клетках, тогда как другие действуют как ферменты, что делает возможными многие биохимические реакции, на которых основана жизнь. Азот является компонентом соединений переноса энергии, таких как АТФ (аденозинтрифосфат). АТФ позволяет клеткам сохранять и использовать энергию, выделяемую при метаболизме. Наконец, азот является важным компонентом нуклеиновых кислот, таких как ДНК, генетический материал, который позволяет клеткам (и в конечном итоге целым растениям) расти и размножаться. Без азота не было бы жизни, как мы ее знаем.

Почвенный азот

Почвенный азот существует в трех основных формах: органические соединениях азота, аммоний (NH 4 + ) и ионы нитратов (NO 3 - ) ионы.

В любой момент времени от 95 до 99 процентов потенциально доступного азота в почве, находятся в органических формах, как в растительных, так и в животных остатках. В относительно стабильном органическом веществе почвы или в живых почвенных организмах, в основном микробах, таких как бактерии. Этот азот непосредственно не доступен для растений, но некоторые могут быть превращены в доступные формы микроорганизмами. Очень малое количество органического азота может существовать в растворимых органических соединениях, таких как мочевина, которые могут быть слегка доступны растениям.

Большинство доступных для растений азота в форме неорганических материалов NH 4 + и NO 3 - (иногда называемый минеральным азот). Ионы аммония связываются с отрицательно заряженным катионообменным комплексом почвы (ЦИК) и ведут себя как другие катионы в почве. Нитратные ионы не связываются с твердыми частицами почвы, поскольку они несут отрицательные заряды, но существуют растворенные в почвенной воде или осаждаются в виде растворимых солей в сухих условиях. Азот в почве, который в конечном итоге может использоваться растениями, имеет два источника: азотсодержащие минералы и обширное хранилище азота в атмосфере. Азот в почвенных минералах выделяется по мере разложения минерала. Этот процесс, как правило, довольно медленный, и в большинстве почв он лишь немного питается азотом. На почвах, содержащих большие количества NH 4 + -богатой глины (либо в природе или разработаны фиксации NH 4 + добавленного в качестве удобрения), тем не менее, азот подает на минеральной фракции может быть значительным через несколько лет.

Атмосферный азот является основным источником азота в почвах. В атмосфере он существует в очень инертной форме N 2 и должна быть преобразована до того, как она станет полезна в почве. Количество азота, добавленного в почву таким образом, напрямую связано с грозовой активностью, но большинство районов, вероятно, получают от этого источника не более 20 фунтов азота / акр в год.

Бактерии, которые заражают (укусят) корни и получают большую энергию пищи от бобовых растений, могут исправить намного больше азота в год (некоторые из них более 100 фунтов азота / акр). Когда количество азота, превышает количество, необходимое самим микробам, оно выделяется для использования на заводе-изготовителе бобов. Вот почему бобовые культуры не часто реагируют на добавки азотных удобрений. Они уже получают достаточно от бактерий.

nanit.ua

Макроэлементы. Азот

Физиологическая роль элемента. Азот (N) входит в группу макроэлементов и является одной из основных составляющих всех живых организмов, поэтому его роль в питании растений незаменима. Количество азота в растениях составляет в среднем 0,2 – 5% и более (от сухой массы). Он является составной частью белков и ферментов, как обязательный компонент присутствует в молекулах нуклеиновых кислот (ДНК и РНК). Азот входит в состав хлорофилла, витаминов, алкалоидов, растительных протеинов, энзимов и других органических веществ, необходимых для полноценного роста и развития растительных организмов. 

От уровня азотного питания зависит интенсивность синтеза белка и других азотосодержащих соединений, влияющих на ростовые процессы в культурах. Поэтому именно в период активного роста растения, образования у него стеблей и листьев возникает максимальная потребность в этом элементе. Достаточное количество азота обеспечивает высокую продуктивность растений: активизируются ростовые процессы и замедляются процессы старения, повышается урожай и содержание белка в плодах (зерне). Внешние признаки оптимального количества азота в снабжении растений заключаются в темно-зеленой окраске листьев, активном формировании стеблей и листьев, а также полноценных репродуктивных органов. Повышение уровня азотного питания увеличивает поступление в растения фосфора, калия, кальция, магния, меди, марганца и цинка. При избытке азота наблюдается обратная закономерность. 

Дефицит азота в растениях. Последствия недостатка азота в питании культур могут выразиться в замедлении роста их вегетативных органов (более слабом образовании побегов, листьев, стеблей), а также в ограниченном формировании органов плодоношения. Прежде всего, недостаток азота вызывает нарушение образования хлорофилла, что внешне проявляется в изменении окраски листьев (в первую очередь более старых) – они становятся бледно-зелеными или даже желтыми (хлороз). При остром дефиците азота листья в дальнейшем могут приобретать желто-оранжевый или красноватый оттенок. Затем они увядают, засыхают и преждевременно опадают. В результате растение не может образовать достаточное количество плодов. Значительно снижается урожай культур и ухудшается его качество (уменьшается количество белка в продукции). 

Избыток азота в растениях. Не менее вреден и избыток азота для растений. Он способствует чрезмерному образованию зеленой массы, что приводит к оттоку полезных веществ из генеративных органов к вегетативным. В итоге замедляется процесс созревания урожая и снижаются его качественные показатели. У злаковых культур чрезмерные количества азота приводят к полеганию посевов; у овощных (корне- и клубнеплодовых) растений происходит интенсивный рост ботвы за счет более слабого развития корне- и клубнеплодов, в которых, к тому же, уменьшается содержание сахаров, крахмала и пр. полезных веществ. У бахчевых и овощных культур при избытке азота возникает риск накопления нитратов в токсичных пределах (выше ПДК), а у молодых плодовых деревьев интенсивный рост древесины приводит к значительному снижению порога холодо- и морозоустойчивости, что уменьшает их жизнеспособность при прохождении зимнего периода. 

Содержание азота в растениях. Количество азота в растениях зависит от их вида, стадии развития, погодных и агротехнических условий. Так, в наибольшем количестве этого элемента нуждаются молодые растения, и количество азота в их тканях, а также в их зерне и семенах составляет 4 – 7%. По мере дальнейшего их развития потребность в азоте постепенно снижается. При засушливых погодных условиях наблюдается одновременное снижение содержания углеводов и накопление азота в зерне злаковых культур, масличных бобовых, кормовых и других растений. Различной потребностью в этом элементе могут обладать даже растения одного семейства. Например, овощные культуры условно делятся на четыре группы в зависимости от их требовательности к азоту. К очень требовательным (первая группа) относятся: ревень, капуста брюссельская, цветная, краснокочанная и белокочанная поздняя. Требовательные (вторая группа) включают: сельдерей, спаржу, лук-порей, тыкву, капусту белокочанную раннюю и китайскую. Представители среднетребовательных (третья группа) – это: шпинат, салат кочанный, лук репчатый, огурцы, томаты, свекла столовая, морковь ранняя, капуста листовая и кольраби. Самыми малотребовательными (четвертая группа) являются редис, лук на перо, горох, фасоль. 

Неравномерно распределение азота и в самом растении. Наибольшее его количество (до 90%) входит в состав белков, находящихся в семенах. Вегетативные органы содержат значительно меньше азота, причем количество его в молодых листьях является преобладающим по сравнению с корнями и стеблями. Среди культур лидерами по содержанию этого элемента являются бобовые и масличные растения. Им значительно уступают злаки. Очень значительные количества азота могут присутствовать в листовых овощах, корнеплодах и клубнях на момент достижения ими товарной спелости – до 50% от общего количества элемента в растениях. Вместе с урожаем растения выносят из почв значительную часть азота. Для зерновых культур этот показатель составляет 100 – 150 кг/га. У овощных растений потребление азота несколько выше: 150 – 250 кг/га.  

Содержание азота в почвах. Количество азота в почвах колеблется в значительных пределах и зависит от типа грунтов, их гранулометрических показателей, степени обогащения органическими соединениями (уровня их плодородия) и пр. Для пахотного слоя показатели содержания этого элемента составляют от 1,5 т/га (в песчаных и супесчаных дерново-подзолистых почвах, сероземах) до 15 т/га (в плодородных черноземах). Но основная часть азота в грунтах находится в виде сложных органических соединений. В отличие от бобовых культур, которые с помощью клубеньковых бактерий могут использовать атмосферный азот, остальные растения способны поглощать только его минеральные формы, наиболее доступные из которых – аммоний и нитраты. 

Преимущество аммония как восстановленной формы азота состоит в том, что его использование в синтезе аминокислот и белков менее затратно в энергетическом выражении, и сам процесс синтеза завершается в более короткое время. Нитраты же требуют дополнительной энергии и времени для своего восстановления до аммиака (аммонификации), но они более безопасны для культур, так как не накапливаются в опасных количествах, способных вызвать отравление, ожоги тканей, а иногда и гибель всего растения. 

В природных условиях корневая система растений поглощает из почвы преимущественно нитратные формы азота. Это связано с тем, что нитраты находятся в почвенном растворе и обладают высокой степенью подвижности. Но эти соединения не могут участвовать в синтезе аминокислот без их предварительного восстановления до аммония. 

Большинство сельскохозяйственных культур могут успешно развиваться как на аммонийной, так и на нитратной формах. Но в зависимости от кислотности почвы многие растения отдают предпочтение определенной форме азота. Так, в грунтах со слабокислой реакцией культуры лучше поглощают нитратную форму, а у растений нейтральных и кислых почв более востребована аммонийная, поскольку нитраты могут провоцировать у них развитие хлороза. Такое разделение в питании требует дополнительной подпитки культур фосфором и молибденом (при поглощении нитратных форм) либо кальцием, магнием и калием (в случае аммиачного питания). 

Азотные удобрения. Азот относится к самым дефицитным элементам питания, поскольку в почвах его содержание (доступные формы) составляет всего 0,02 – 0,5%, большая часть которого является продуктом жизнедеятельности микроорганизмов некоторых видов растений, а также разложения органических веществ. К тому же растворимые соли азота легко вымываются из пахотных слоев в более глубокие. Накопленные в почвах благодаря деятельности клубеньковых бактерий запасы азота (от 60 до 300 кг/га) являются самым доступным, безопасным и дешевым источником такого необходимого элемента. Но такое количество этого элемента не может полностью обеспечить потребность в нем сельскохозяйственных культур. 

Тенденция к интенсификации сельскохозяйственного производства требует значительных запасов элементов, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность культур, поэтому аграрные технологии предусматривают пополнение пахотных почв минеральными и органическими удобрениями с целью повышения уровня их плодородия и обеспечения полноценного питания растений. Именно поэтому применяются минеральные удобрения, но не всегда их применение приводит к наилучшим результатам. Самый оптимальный вариант – это комплексное обогащение земель органическими и минеральными азотосодержащими веществами.  

Одним из наиболее эффективных минеральных источников азота для культур являются нитратные удобрения (кальциевая селитра, натриевая селитра, калийная селитра). Они имеют низкий процент вымывания из плодородного слоя (около 1%), обладают высокой подвижностью и доступностью, но легко теряются из почвы газообразно (до 30% и более) в результате денитрификации, образуя N2, NO, N2O. Нитратные удобрения обладают щелочными свойствами, поэтому наиболее целесообразным является их применение на кислых почвах. 

Аммиачные удобрения существуют как в твердой форме (сульфат аммония, хлористый аммоний, бикарбонат аммония), так и в жидкой (жидкий или водный аммиак, аммиачная вода, аммиакаты и др.). В отличие от нитратных, аммиачные удобрения для перехода в доступную для поглощения растениями форму должны пройти процесс нитрификации, поэтому важно правильно рассчитать время для их внесения с целью достичь оптимальных результатов от их применения. Этот вид удобрений подходит практически для всех сельскохозяйственных культур и может применяться на различных  типах грунтов. 

Самыми концентрированными (до 46% N) и высокоэффективными удобрениями являются амидные (карбамид или мочевина Ch5N2O). Это одна из лучших форм азотных удобрений. Мочевину можно использовать как в качестве подкормок, так и для основного внесения в почву. Подходит для всех культур и для различных типов грунтов. Чтобы замедлить процесс высвобождения азота, практикуется ее совместное использование с ингибиторами. 

Существует также группа аммиачно-нитратных удобрений, которые содержат одновременно нитратные и аммиачные формы азота (аммиачная селитра, сульфонитрат аммония, известково-аммонийная селитра). Аммиачная селитра (до 34% N) – это универсальное растворимое удобрение, применяющееся как для основного внесения, так и в качестве подкормки. Обладает высокой гигроскопичностью, поэтому быстро слеживается и в этом случае требует измельчения перед применением. Побочный эффект от ее применения – повышение кислотности почвы, поэтому целесообразно применять ее в смеси с известью, мелом либо другим нейтрализующим компонентом. 

Кроме минеральных источников азота существуют также органические: компост, птичий помет, навоз, сточные воды, растительные остатки бобовых культур. Использование сидератов в качестве предшественников – еще один из перспективных, экологически безопасных и дешевых способов восстановления азота и повышения урожайности сельскохозяйственных культур. 

agrostory.com

Смотрите также

• 
  Горчица как растение
• 
  Аллергия от растений
• 
  На растениях щитовка
• 
  Желтые цветы растение
• 
  Окружающая среда растений
• 
  Растения живой природы
• 
  История о растениях
• 
  Наиболее распространенные растения
• 
  Заболевания у растений
• 
  Лиственные растения это
• 
  Ткани клеток растений