Источник азота для ваших растений. Источник азота для растений
Солома как источник азота и других микроэлементов для растений
Солома – довольно редкий вид органики. В соломе очень мало азота (0,1-0,5%), так как из соломы все питательные веществ были использованы растением на созревание зерна.
Почему же солома делает почву высокоплодородной, если в ней «одна клетчатка» и дачники стремятся использовать её у себя на приусадебных участках?
Источник: Depositphotos. Солома как источник азота для растений
Удобрение соломой не является простым приемом. Для того, чтобы она стала по-настоящему ценным органическим удобрением, а не наполнителем, который мешает обработке почвы, солома должна как можно скорее разлагаться. Поэтому, если раскладывать ее толстым слоем, то делать это нужно только осенью, как раз перед началом дождей.
Наилучшие результаты получают при объединении двух способов альтернативного удобрения органикой. После измельчения и заделки соломы в почву необходимо высеять сидеральные культуры. Чаще всего используют капустные виды. Тогда почва наполняется органикой из двух источников: соломы и зеленой массы. Кроме того, сидераты, их корневая система и зеленая масса способствуют минерализации соломы, ускоряя ее. Поздно осенью всю массу припахивают.
Применять солому можно и при посадке перцев, огурцов, томатов, картофеля добавляя в лунки, тем самым осуществлять бесперебойную поставку азота к корням растения.
Ещё солома глушит всходы сорняков, если хорошо замульчировать ею почву после посадки и всходов лука.
При больших запасах соломы мульчировать можно и грядки с томатами, перцами, земляникой и клубникой.
Особое внимание стоит уделить картофелю. После всходов картофеля и первого его окучивания необходимо замульчировать землю под каждым кустом соломой. Это благоприятно влияет на растение - солома является дополнительным источником азота и улучшает состав гумуса, а гумус – это главный атрибут почвы. Без него, по своей сути, и нет почвы. Гумус, с одной стороны, является стражем урожая, а с другой содержит весь азот, 60% фосфора и 80% серы и почти все микроэлементы.
Но, к сожалению, гумус очень медленно накапливается в почве. И задача каждого садовода-огородника способствовать его накоплению. Учёные подсчитали, что для хорошего урожая содержание гумуса должно быть 5-6%. Так вот, солома поможет решить не только эту задачу:
- защищается надземная масса растения от такого заболевания, как фитофтороз;
- происходит защита растения от колорадского жука;
- этот приём способствует увеличению массы клубней.
Солому можно добавлять в компостную яму «на выдержке», где происходит «дозрев» растительных отходов, и которая не будет использоваться 2 года. Для этого растительные отходы пересыпаются слоем соломы толщиной 15-20 см и такой «соломенный» слой обрабатывается мочевиной или же другим азотосодержащим удобрением. Количество слоёв определяет сам дачник, соизмеряя с размером и размером компостной ямы.
Подгнившая солома, по своему действию не менее ценна, чем навоз. И с успехом применяется при приготовлении состава для общей подкормки для плодово-ягодных, овощных культур и кустов.
Используя ее на приусадебном участке мы повышаем не только плодородие почвы - гумус, но дарим растениям здоровье, обильное цветение и получаем радость от собранного урожая!
Читайте также: Как использовать торфяные таблетки для рассады
prosad.ru
Источник азота для ваших растений
Карбамид, хотя чаще называют это удобрение — мочевиной, является не чем иным, как амидом угольной кислоты с формулой CO (NO2)2. Вещество кристаллообразное, не имеет ни запаха, ни цвета. Аналог амида, представленный нам как минеральное удобрение — это некрупные шарики белого или слегка сероватого цвета с иногда проявляющейся желтизной. Мочевина по праву стала рекордсменом по содержанию несвязанного азота -N (примерно 46,2%). Именно поэтому мочевина применение нашла и среди простых дачников и в крупных сельских объединениях. Пользуются ею и фермеры.
Но применять мочевину стоит дозировано, учитывая конкретные потребности выращиваемых культур. И только в то время когда это необходимо самому растению.
Влияние азота
Благодаря наличию в мочевине амидной формы азота, он с высокой скоростью проникает в клеточную структуру растений. Смешанный с землей карбамид подвергается влиянию различных бактерий, обитающих в почвенных слоях, и преобразуется в аммиак, отлично усваиваемый любыми цветами, овощами, деревьями. Хотя следует знать, что это химическое соединение подвержено быстрому улетучиванию под влиянием воздуха. Именно поэтому опытные аграрии советуют добавлять мочевину, сразу же заделывая в землю, для предотвращения потерь полезных веществ.
Азот необходим для растущих растений. Он выступает естественным стимулятором роста и ускоряет плодоношение. Именно поэтому карбамид применяют повсеместно и собирают неплохие урожаи в любой климатической зоне.
Агрохимические характеристики
Мочевина не зря пользуется успехом у людей, выращивающих овощи и фрукты на своей земле. За что же ее ценят?
Во-первых, она богата содержанием ценного элемента — N (азота).
Во-вторых, хорошо растворяется, что очень удобно для ее использования в виде водосодержащих подкормок.
В-третьих, ее без опаски добавляют в кислые по своему составу почвы. Хотя мочевина также может не лучшим образом влиять на кислотность, но ее воздействие в этом плане намного скромнее, чем у других, содержащих в своем составе азот удобрений.
Еще неоспоримое достоинство мочевины — универсальность. С ее помощью проводят любые виды подкормок, а также добавляют в землю для улучшения ее минерального состава и пополнения различными питательными веществами.
Учитывая все вышеперечисленные положительные моменты важно помнить, что ненормированное ее применение чревато закислением почвы, а растения от чересчур высокой дозы обычно заболевают и в последующем погибают. Почвенная смесь слабо связывает азот, и поэтому он без труда проникает в более глубокие почвенные слои. А там он становится практически недоступен для растений.
Употребление для с/х нужд
Мочевина нашла широкое применение для подкормки всех растущих сельскохозяйственных культур. Она незаменима также и в качестве добавки для улучшения и приведения в норму минерального состава почвы. Чтобы добиться такого результата гранулы мочевины вносятся в почвенную смесь заблаговременно, еще до высадки рассады. Кристаллические гранулы следует сразу же зарыть в грунт на глубину в три-четыре сантиметра. Это предотвратит улетучивание азота, преобразующегося в газообразный вид.
Добавляют мочевину и непосредственно перед посевом семян. Учтите, что высаживаемые в землю семена не должны иметь плотного соприкосновения с горошинами удобрения, между ними в обязательном порядке необходим почвенный слой. Допустимо перемешивание мочевины с другими удобрениями, для достижения цели по более полноценному питанию.
Во время всего вегетационного периода роста растений мочевину добавляют в землю в качестве основной подкормки для корневой системы. Хорошие результаты приносит и опрыскивание растений по зеленому листу. Только такую внекорневую подкормку следует делать не в солнечный день, а в утренние часы или же под вечер. Должен иметь раствор концентрацию не выше 5%. Такой состав не сможет обжечь листовую пластину.
К каждой упаковке мочевины обязательно прикладывается инструкция по применению, где прописаны способы и определены необходимые дозы внесения.
Садовые премудрости
Закладывая сад, в заблаговременно приготовленные для посадки ямы добавляют кристаллы мочевины в сухом состоянии. Здесь все просто и понятно – отмерил необходимое в граммах количество и добавил к земляной смеси. А вот уже растущие деревья, а также кустарники, следует подкармливать растворенной в воде мочевиной. Здесь есть свои премудрости и нюансы. Раствор готовят заранее, а потом проливают приствольные круги. Удобно для этой цели пробурить ямки (там, где расположены всасывающие корни, т. е. по периметру кроны) и вливать раствор в них. Не возбраняется вносить в почву сухие кристаллы. Но после этого обязательно проводят обильный полив. Опытные садоводы совершенно правильно считают, что лучше приготовить согласно инструкции концентрированный раствор и произвести полив. Это более эффективно и действенно для садовых растений.
Для взрослого дерева яблони или груши берут десятилитровое ведро с водой и добавляют туда 200 грамм гранул. Для косточковых (сливы, вишни) достаточно в одно ведро воды добавить 120 грамм карбамида. Основные нормы внесения под конкретные виды растений прописаны на упаковке.
Возможность применения для борьбы с вредными садовыми насекомыми и для предотвращения болезней
Мочевину не без успеха применяют для уничтожения вредных для сада насекомых. При установлении относительного тепла (не менее +5˚С), еще до пробуждения почек, садовые культуры опрыскивают сильно концентрированным составом. В литре воды для этой цели разводят 50-70 грамм кристаллов мочевины. Такая обработка позволит освободить весь сад от зимующих вредителей (тли, медяниц, долгоносиков). Не стоит делать раствор более концентрированным, так как он способен нанести существенный и непоправимый вред растениям.
Применяют карбамид в целях профилактики растений от всевозможных заболеваний. С его помощью избавляются от целого ряда (пурпуровой пятнистости, парши) инфекционных болезней. В этом случае обрабатывать деревья нужно осенью — когда наступает листопад. Концентрацию раствора делают такой же, как и при борьбе с вредителями (ведро воды на 500-700 гр мочевины). Опавшую листву также подвергают обработке.
1gryadka.ru
Азот (N) - Выращивание растений на гидропонике.
Функции Азота
Азот необходим для формирования аминокислот, белков и хлорофилла. Азот играет важную роль в развитии растений. Азот имеет гораздо большее влияние на растения, чем большинство других важных элементов. Избыток или недостаток Азота существенно влияет на рост растений и качество урожая.
Симптомы дефицита Азота
Дефицит Азота проявляется осветлением листьев растения. Так как N достаточно подвижный элемент, то первые симптомы дефицита Азота появляются сразу на старых листьях, которые становятся светло-зеленого цвета. Когда дефицит усиливается, листья желтеют и отмирают. Дефицит Азота приводит к сокращению периода вегетации, наблюдается мелколистность, уменьшение кустистости.
Симптомы дефицита Азота быстро развиваются, но могут так же быстро и корректироваться, добавлением нужной формы N, регулировкой концентрации.
Тяжелые последствия может нанести длительная нехватка N в период активного роста.
Дефицит Серы можно спутать с дефицитом Азота. Но при дефиците Серы, симптомы появляются на всем растении, а при дефиците Азота сначала на старых листьях и только потом распространяются на все растение.
Симптомы отравления Азотом
Избыток Азота так же опасен, как и дефицит, особенно для плодовых культур.
Избыток Азота сопровождается усиленным ростом: растения пышные с темно-зеленой листвой. Такие листья больше подвержены болезням и атакам насекомых и очень чувствительны к изменениям окружающей среды.
Излишки N в плодовых культурах не только ухудшают обильность цветения и развитие плодов, но и снижают качество урожая. Нельзя повлиять на качество плодов элементами F и B пока Азот в избытке. Избыток N наносит больше ущерба растению, чем дефицит.
Формы Азота
Существуют две формы азота: NO3- и Nh5+.
Контролируя их соотношение в растворе, можно добиться некоторого стабильного значения pH.
Если Nh5+ единственный источник азота в растворе, то это приводит к подкислению. Растения поглощают больше иона аммония, чем серной кислоты, соответственно в растворе накапливается анион серной кислоты и раствор подкисляется. И, наоборот, если в растворе содержится только NO3- , раствор подщелачивается.
В целом, в кислой среде NO3- легче поглощается, а Nh5+ лучше усваивается при более высоком рН. При рН 6,8 обе формы азота поглощаются одинаково.
Влияние Азота на pH в корневой зоне
В клетках корней должен поддерживаться электрический баланс, поэтому для каждого положительно заряженного иона, который притягивается, должен быть освобожден положительно заряженный ион, то же самое верно и для отрицательно заряженных ионов.
Таким образом, когда растение «притягивает» аммоний (Nh5+), оно освобождает протон (Н +) в раствор. Повышение концентрации протонов вокруг корней, снижает рН в корневой зоне. Соответственно, когда растение «притягивает» нитраты (NO3-), оно выпускает бикарбонат (HCO3-), что увеличивает рН вокруг корней.
Из этого следует, что поглощение нитратов увеличивает рН вокруг корней, в то время как поглощение аммония уменьшает ее.
Это явление особенно важно в гидропонике, где корни могут легко повлиять на рН среды, поскольку их объем относительно велик по сравнению с объемом питательной среды.
Для предотвращения скачков рН раствора и нужно правильное соотношение аммония / нитратов, которое зависит от сорта, температуры и стадии роста.
Следует отметить, что при определенных условиях, рН «реагирует» не так, как ожидалось в связи с нитрификацией. Нитрификация очень быстрый процесс, и добавка аммония может быть быстро преобразована и поглощена в виде нитратов, тем самым увеличивая рН в корневой зоне, а не уменьшая его.
Влияние Азота на поглощение других элементов
Аммонийный Азот легче поглощается при повышенном содержании в растворе магния, кальция и калия. Аммоний - катион (положительно заряженный ион), поэтому он конкурирует с другими катионами (калия, кальция, магния) в поглощении корнями. Слишком высокое содержание аммония может привести к дефициту кальция и магния. Поглощение калия меньше зависит от «конкуренции» с Аммонийным Азотом.
Для питания растения нитратным Азотом важное значение играет достаточное наличие молибдена и фосфора. Дефицит молибдена замедляет восстановление нитратов, снижается ассимиляция нитратного азота.
Так как соотношение аммония / нитратов может изменить рН вокруг корней, то изменение pH может повлиять на растворимость и доступность других питательных веществ.
Если соотношение NO3- и Nh5+ больше, чем 9 к 1, то рН раствора имеет тенденцию к увеличению с течением времени, а при соотношении 8 к 1или менее, рН уменьшается со временем. Из графика видно, что Nh5+, как правило, гораздо больше подкисляет раствор, чем NO3- подщелачивает. Поэтому и рекомендуют % содержания аммонийного азота намного меньше чем нитратного для стабилизации рН раствора.
Соотношение нитратного и аммонийного Азота
Процент аммонийного азота Nh5+ в питательном растворе не должен превышать 50% от общей концентрации N.
Оптимальным же является соотношение: 75% NO3- и 25% Nh5+.
Если основным источником Азота будет Nh5+, то это может быть токсично для растения. Однако, некоторое количество Nh5+ желательно, так как наличие Nh5+ в питательном растворе стимулирует поглощение NO3-.
5% Nh5+ в растворе достаточно для стимуляции поглощения NO3-, а более высокий процент (до 25% от общего) необходим для постоянно аэрируемых растворов, чтобы получить то же стимулирующее действие на NO3-. Метаболизм аммония требует гораздо больше кислорода, чем метаболизм нитратов.
Соотношение Азотов зависит от вида растений, стадии роста растений, температуры питательного раствора, рН в корневой зоне и других факторов.
Если ион Nh5+ является основным источником Азота в питательном растворе, то его влияние на рост томатов, например, может быть существенным в зависимости от интенсивности освещения. При низком освещении эффекта почти нет, а при высокой интенсивности света отмечено снижение роста растений на 30%, проявляются симптомы: скручивание листьев, увядание, хлороз старых листьев.
Соотношение Азотов в зависимости от вида растений и стадии роста
При подборе соотношения нитратного и аммиачного азотов, следует учитывать виды растений. Плодоносящие растения, такие как помидор и перец, особенно чувствительны к Nh5+. Когда Nh5+ присутствует в питательном растворе при образовании цветов и плодов, урожайность снижается. Плоды могут поражаться вершинной гнилью. Поэтому аммонийный азот может быть включен в состав раствора в начале вегетации, но затем должны быть исключен с момента образования цветков и до конца цикла.
Сахара должны транспортироваться вниз от листьев к корням, чтобы «встретиться» с аммонием.
При выращивании плодов и растений, в которых наибольший рост происходит в листьях (например, китайская капуста, салат, шпинат), сахара потребляются быстрее около их места производства и гораздо менее доступны для транспортировки к корням. Таким образом, аммоний не сможет эффективно метаболизироваться и предпочтительно использовать меньше аммония по отношению к нитратам. В зимнее время аммония также нужно давать меньше, так как при недостатке света растение образует мало сахаров.
Соотношение Азотов в зависимости от температуры в прикорневой зоне
Метаболизм аммония требует гораздо больше кислорода, чем метаболизм нитратов. Аммоний метаболизируется в корнях, где он вступает в реакцию с сахарами. Эти сахара должны быть доставлены в корни из листьев.
С другой стороны нитраты транспортируются в листья, где они преобразовываются в аммоний, а затем вступает в реакцию с сахарами.
При более высоких температурах дыхание растения увеличивается, потребляется сахар быстрее, что делает его менее доступным для обмена веществ с аммонием в корнях. В то же время, при высоких температурах, растворимость кислорода в воде уменьшается, что делает его так же менее доступным.
Таким образом, при более высоких температурах целесообразно использование более низкого содержания аммония в растворе. При более низких температурах питание аммонием является более оптимальным, потому что кислород и сахара более доступны на корневом уровне. Кроме того, поскольку транспорт нитратов в листьях снижен при низких температурах, использование нитрата в растворе приведет к задержке роста растений.
Токсичность аммония
Аммоний может быть токсичными для растений, если он является основным источником Азота в растворе. При отравлении аммонием замедляется рост и развитие, повреждаются стебли и листья, листья становятся чашеобразными. Разрушается сосудистая ткань (Nh5+ нарушает работу Ca, который требуется для поддержания целостности клеточной оболочки). Отравление Аммонием может в конечном итоге привести к гибели растения. Если стебель пострадавших растений разрезать чуть выше корневой линии, то хорошо видна разлагающаяся сосудистая ткань.
Но, похожие симптомы могут быть и у некоторых болезней, поэтому требуется тщательный анализ, чтобы определить, что вызывает распад, болезнь или отравление Nh5+ .
Аммиачный азот обычно не накапливается в растении в больших количествах. Это наблюдается только при недостатке углеводов; в таких условиях растение не может его переработать в безвредные органические вещества — аспарагин и глютамин.
Чрезмерная доза аммиачного азота в питательном растворе и недостаточность освещения, которая снижает интенсивность фотосинтеза, могут привести к повреждению листовой паренхимы из-за скопления аммиака.
Влияние концентрации Азота на корни
Концентрация азота в питательном растворе может влиять на характер роста корня. Увеличивается концентрация нитратного Азота – уменьшается количество и длина корневых волосков. Концентрации других основных элементов (P, K, Ca, Mg) не оказывают подобное влияние. Даже изменение концентрации Nh5+ в питательном растворе не влияет на корневые волоски. Однако, корни, подвергающиеся воздействию высоких концентраций Nh5+ в питательных растворах или где основным источником Азота является Nh5+, будет грубы на вид, с небольшим ветвлением или тонкой структурой.
Концентрация Азота в питательном растворе
Большинство формул требуют общей концентрации N в питательном растворе в диапазоне от 100 до 200 мг / л (ppm).
Если аммонийный Азот Nh5+ входит в состав, то соотношение нитратного к аммонийному к должно быть примерно три или четыре к одному.
Инструкции часто требуют начинать подавать раствор с малых доз (<100 мг / л, ppm), затем увеличивать его к моменту созревания плодов. Это общепринятая практика в случае с плодовыми культурами, когда контроль поступления Азота нужен для минимизации чрезмерного вегетативного роста и инициирования развития плодов.
Источники Азота
Источники NO3-: нитрат кальция (Ca(NO3)2•4h3O), нитрат калия (KNO3) и азотная кислота (HNO3), аммиачная селитра (Nh5NO3).Источники Nh5+: аммиачная селитра (Nh5NO3), сульфат аммония (Nh5)2SO4), аммония моно-или кислый фосфат (Nh5)2HPO4 или Nh5h3PO4.
Мочевина, CO(Nh3)2, не рекомендуется в качестве источника Азота для гидропонных растворов, так как ее гидролиз производит Nh5, который может быть нежелательным катионом в питательном растворе. Молекулы мочевины могут непосредственно поглощаться корнями растений, хотя ее присутствие в растениях может быть не желательно.
Источники: Чесноков В. А. «Выращивание растений без почвы», 1960. J. Benton Jones «Hydroponics. A Practical Guide for the Soilless Grower. Second Edition», 2005. Guy Sela «Ammonium-Nitrate Ratio in Plant Nutrition», 2010.
gidroponika.com
Источники азота для растений. Использование молекулярного азота. Круговорот азота в природе.
Количество просмотров публикации Источники азота для растений. Использование молекулярного азота. Круговорот азота в природе. - 163
Восходящее движение веществ по растению, пути и механизмы.
ʼʼФизиология растенийʼʼ. Дежавю. стр.291
Азот входит в состав белков, нуклеиновых кислот, пигментов, коферментов, фитогормонов и витаминов. При недостатке азота тормозится рост растений, ослабляется образование боковых побегов и кущение у злаков, наблюдается мелколистность, уменьшается ветвление корней. Симптомом азотного дефицита является хлороз листьев - бледно-зеленая окраска листьев, вызванная ослаблением синтеза пигмента хлорофилла. Длительное азотное голодание ведет к гидролизу белков и разрушению хлорофилла в нижних более старых листьях и оттоку растворимых соединений азота к молодым листьям, точкам роста и генеративным органам. Вследствие разрушения хлорофилла окраска нижних листьев исходя из вида растения приобретает желтые, оранжевые или красные тона, а при сильно выраженном азотном дефиците возможно высыхание и отмирание тканей.
4.3.2.1. Доступные для растений формы азота
Азот - один из наиболее широко распространенных элементов в природе. Основными его формами на Земле являются связанный азот литосферы и газообразный молекулярный азот атмосферы, составляющий около 76 % воздуха по массе. При этом молекулярный азот атмосферы не усваивается высшими растениями. В почве сосредоточена лишь минимальная часть литосферного азота и только от 0,5 до 2 % почвенного азота доступно растениям. Этот азот представлен в форме NO-3 и NH+4-ионов.
Ионы NO-3 подвижны, плохо фиксируются в почве и легко вымываются почвенными водами в более глубокие слои почвы и водоемы. Содержание нитратов в почве возрастает весной, когда создаются условия, благоприятные для деятельности нитрифицирующих бактерий. Катион NH+4 менее подвижен, хорошо адсорбируется отрицательно заряженными частицами, меньше вымывается осадками.
Запасы азота в почве могут пополняться разными путями. При возделывании сельскохозяйственных культур вносят в почву минеральные и органические азотные удобрения. В естественных условиях основная роль принадлежит специализированным группам микроорганизмов. Это азотфиксаторы, усваивающие молекулярный азот атмосферы, а также почвенные бактерии, способные переводить в форму NO-3 и NH+4-ионов органический азот растительных и животных остатков.
Процесс превращения органического азота почвы в NH+4-ионы принято называть аммонификацией. Она осуществляется гетеротрофными микроорганизмами по схеме:
органический азот RNh3 + h3O ® Nh4 + ROH
Nh4 + h3O ® NH+4 + OH-
Биологическое окисление NH+4 до NO-3, то есть нитрификация - это двухступенчатый процесс, осуществляемый двумя группами автотрофных бактерий: Nitrosomonas и Nitrobacter. Nitrosomonas окисляют аммиак до азотистой кислоты:
2 Nh4 + 3O2 ® 2HNO2 + 2h3O,
а Nitrobacter окисляют азотистую кислоту до азотной:
2HNO2 + О2 ® 2HNO3
4.3.2.2. Биологическая азотфиксация
Газообразный азот может превращаться в доступные для растений соединения в ходе химической и биологической азотфиксации. Химическое связывание N2 в форме NO-3 и NH+4-ионов в небольших размерах происходит в результате фотохимических процессов и электрических разрядов в атмосфере. Сейчас налажено промышленное производство азотной кислоты и аммиака из азота воздуха.
При этом основная масса азота͵ содержащегося в населяющих нашу планету живых организмах, своим происхождением обязана деятельности микроорганизмов, способных ассимилировать молекулярный азот атмосферы, восстанавливая его до аммиака. Этот процесс принято называть биологической азотфиксацией.
Микроорганизмы, осуществляющие биологическую азотфиксацию, разделяют на свободноживущие и живущие в симбиозе с высшими растениями. Группа свободноживущих азотфиксаторов включает бактерии родов Azotobacter, Beijerinckia, Clostridium, а также фотосинтезирующие бактерии и некоторые виды цианобактерий - сине-зеленых водорослей. Все они гетеротрофы и нуждаются в углеводном источнике питания. Бактерии родов Azotobacter и Beijerinckia поселяются на поверхности корней высших растений и используют корневые выделения. Заселение цианобактериями рисовых полей увеличивает урожай риса примерно на 20 %. При этом сельскохозяйственное значение свободноживущих азотфиксаторов невелико. В умеренном климате ежегодная фиксация ими азота составляет не более 20 - 40 кг азота на гектар.
К группе симбиотических азотфиксаторов относятся бактерии рода Rhizobium, образующие клубеньки на корнях бобовых растений и фиксирующие, в среднем, от 100 до 400 кг азота на га. Большое значение в природе имеют некоторые лишайники, представляющие собой симбиоз гриба и азотфиксирующих цианобактерий. Οʜᴎ развиваются в субарктических зонах, на скалах и других бесплодных участках, являясь, таким образом, пионерами заселения суши. Сегодня насчитывается около 190 видов растений разных семейств, способных симбиотически усваивать азот. К их числу относятся некоторые деревья и кустарники: ольха, восковница, лох, облепиха и другие.
Инфицирование растения-хозяина начинается с проникновения бактерий рода Rhizobium в клетку корневого волоска. Далее бактерии мигрируют в клетки коры и вызывают интенсивное деление инфицированных клеток, что приводит к образованию клубеньков на корнях. При этом сами бактерии превращаются в бактероиды, которые в 40 раз больше по объёму исходной бактерии.
Молекула азота (NN) химически инертна. Для разрыва трех ее ковалентных связей в химическом процессе синтеза аммиака требуются катализаторы, высокие температура и давление. Биологическая фиксация азота осуществляется при невысокой температуре и нормальном давлении, что свидетельствует об очень высокой эффективности участвующего в данном процессе фермента нитрогеназы. Фермент состоит из двух компонентов: высокомолекулярного (200-250 кДа) Mo, Fe-белка и низкомолекулярного (50-70 кДа) Fe-белка. Субстрат N2 связывается и восстанавливается на Mo, Fe-белке, а Fe-белок служит переносчиком электронов от ферредоксина на Mo, Fe-белок. Реакция сопряжена с гидролизом АТФ. Для восстановления N2 до Nh4 требуется 6 электронов, которые расходуются в три этапа:
2`e + 2H+ 2`e + 2H+ 2`e + 2H+
NN ¾¾¾® HN = NH ¾¾¾® h3N - Nh3 ¾¾¾® 2 Nh4
Поскольку нитрогеназный комплекс разрушается в присутствии кислорода, у азотфиксирующих микроорганизмов используется ряд механизмов для его защиты. У Rhizobium эту функцию выполняет гемсодержащий белок легоглобин или леггемоглобин, обладающий очень высоким сродством к кислороду. Он синтезируется клетками растения-хозяина и встраивается в мембрану бактероида. Функционирующий в бактероидах цикл Кребса служит источником субстратов для окисления в электрон-транспортной цепи, осуществляющей синтез АТФ, обеспечивает нитрогеназу электронами через ферредоксин, поставляет a-кетоглутаровую кислоту, которая, реагируя с NH-4, образует глютаминовую аминокислоту, транспортируемую затем в клетки растения-хозяина.
referatwork.ru
Азот (N) - Выращивание растений на гидропонике.
Функции Азота
Азот необходим для формирования аминокислот, белков и хлорофилла. Азот играет важную роль в развитии растений. Азот имеет гораздо большее влияние на растения, чем большинство других важных элементов. Избыток или недостаток Азота существенно влияет на рост растений и качество урожая.
Симптомы дефицита Азота
Дефицит Азота проявляется осветлением листьев растения. Так как N достаточно подвижный элемент, то первые симптомы дефицита Азота появляются сразу на старых листьях, которые становятся светло-зеленого цвета. Когда дефицит усиливается, листья желтеют и отмирают. Дефицит Азота приводит к сокращению периода вегетации, наблюдается мелколистность, уменьшение кустистости.
Симптомы дефицита Азота быстро развиваются, но могут так же быстро и корректироваться, добавлением нужной формы N, регулировкой концентрации.
Тяжелые последствия может нанести длительная нехватка N в период активного роста.
Дефицит Серы можно спутать с дефицитом Азота. Но при дефиците Серы, симптомы появляются на всем растении, а при дефиците Азота сначала на старых листьях и только потом распространяются на все растение.
Симптомы отравления Азотом
Избыток Азота так же опасен, как и дефицит, особенно для плодовых культур.
Избыток Азота сопровождается усиленным ростом: растения пышные с темно-зеленой листвой. Такие листья больше подвержены болезням и атакам насекомых и очень чувствительны к изменениям окружающей среды.
Излишки N в плодовых культурах не только ухудшают обильность цветения и развитие плодов, но и снижают качество урожая. Нельзя повлиять на качество плодов элементами F и B пока Азот в избытке. Избыток N наносит больше ущерба растению, чем дефицит.
Формы Азота
Существуют две формы азота: NO3- и Nh5+.
Контролируя их соотношение в растворе, можно добиться некоторого стабильного значения pH.
Если Nh5+ единственный источник азота в растворе, то это приводит к подкислению. Растения поглощают больше иона аммония, чем серной кислоты, соответственно в растворе накапливается анион серной кислоты и раствор подкисляется. И, наоборот, если в растворе содержится только NO3- , раствор подщелачивается.
В целом, в кислой среде NO3- легче поглощается, а Nh5+ лучше усваивается при более высоком рН. При рН 6,8 обе формы азота поглощаются одинаково.
Влияние Азота на pH в корневой зоне
В клетках корней должен поддерживаться электрический баланс, поэтому для каждого положительно заряженного иона, который притягивается, должен быть освобожден положительно заряженный ион, то же самое верно и для отрицательно заряженных ионов.
Таким образом, когда растение «притягивает» аммоний (Nh5+), оно освобождает протон (Н +) в раствор. Повышение концентрации протонов вокруг корней, снижает рН в корневой зоне. Соответственно, когда растение «притягивает» нитраты (NO3-), оно выпускает бикарбонат (HCO3-), что увеличивает рН вокруг корней.
Из этого следует, что поглощение нитратов увеличивает рН вокруг корней, в то время как поглощение аммония уменьшает ее.
Это явление особенно важно в гидропонике, где корни могут легко повлиять на рН среды, поскольку их объем относительно велик по сравнению с объемом питательной среды.
Для предотвращения скачков рН раствора и нужно правильное соотношение аммония / нитратов, которое зависит от сорта, температуры и стадии роста.
Следует отметить, что при определенных условиях, рН «реагирует» не так, как ожидалось в связи с нитрификацией. Нитрификация очень быстрый процесс, и добавка аммония может быть быстро преобразована и поглощена в виде нитратов, тем самым увеличивая рН в корневой зоне, а не уменьшая его.
Влияние Азота на поглощение других элементов
Аммонийный Азот легче поглощается при повышенном содержании в растворе магния, кальция и калия. Аммоний - катион (положительно заряженный ион), поэтому он конкурирует с другими катионами (калия, кальция, магния) в поглощении корнями. Слишком высокое содержание аммония может привести к дефициту кальция и магния. Поглощение калия меньше зависит от «конкуренции» с Аммонийным Азотом.
Для питания растения нитратным Азотом важное значение играет достаточное наличие молибдена и фосфора. Дефицит молибдена замедляет восстановление нитратов, снижается ассимиляция нитратного азота.
Так как соотношение аммония / нитратов может изменить рН вокруг корней, то изменение pH может повлиять на растворимость и доступность других питательных веществ.
Если соотношение NO3- и Nh5+ больше, чем 9 к 1, то рН раствора имеет тенденцию к увеличению с течением времени, а при соотношении 8 к 1или менее, рН уменьшается со временем. Из графика видно, что Nh5+, как правило, гораздо больше подкисляет раствор, чем NO3- подщелачивает. Поэтому и рекомендуют % содержания аммонийного азота намного меньше чем нитратного для стабилизации рН раствора.
Соотношение нитратного и аммонийного Азота
Процент аммонийного азота Nh5+ в питательном растворе не должен превышать 50% от общей концентрации N.
Оптимальным же является соотношение: 75% NO3- и 25% Nh5+.
Если основным источником Азота будет Nh5+, то это может быть токсично для растения. Однако, некоторое количество Nh5+ желательно, так как наличие Nh5+ в питательном растворе стимулирует поглощение NO3-.
5% Nh5+ в растворе достаточно для стимуляции поглощения NO3-, а более высокий процент (до 25% от общего) необходим для постоянно аэрируемых растворов, чтобы получить то же стимулирующее действие на NO3-. Метаболизм аммония требует гораздо больше кислорода, чем метаболизм нитратов.
Соотношение Азотов зависит от вида растений, стадии роста растений, температуры питательного раствора, рН в корневой зоне и других факторов.
Если ион Nh5+ является основным источником Азота в питательном растворе, то его влияние на рост томатов, например, может быть существенным в зависимости от интенсивности освещения. При низком освещении эффекта почти нет, а при высокой интенсивности света отмечено снижение роста растений на 30%, проявляются симптомы: скручивание листьев, увядание, хлороз старых листьев.
Соотношение Азотов в зависимости от вида растений и стадии роста
При подборе соотношения нитратного и аммиачного азотов, следует учитывать виды растений. Плодоносящие растения, такие как помидор и перец, особенно чувствительны к Nh5+. Когда Nh5+ присутствует в питательном растворе при образовании цветов и плодов, урожайность снижается. Плоды могут поражаться вершинной гнилью. Поэтому аммонийный азот может быть включен в состав раствора в начале вегетации, но затем должны быть исключен с момента образования цветков и до конца цикла.
Сахара должны транспортироваться вниз от листьев к корням, чтобы «встретиться» с аммонием.
При выращивании плодов и растений, в которых наибольший рост происходит в листьях (например, китайская капуста, салат, шпинат), сахара потребляются быстрее около их места производства и гораздо менее доступны для транспортировки к корням. Таким образом, аммоний не сможет эффективно метаболизироваться и предпочтительно использовать меньше аммония по отношению к нитратам. В зимнее время аммония также нужно давать меньше, так как при недостатке света растение образует мало сахаров.
Соотношение Азотов в зависимости от температуры в прикорневой зоне
Метаболизм аммония требует гораздо больше кислорода, чем метаболизм нитратов. Аммоний метаболизируется в корнях, где он вступает в реакцию с сахарами. Эти сахара должны быть доставлены в корни из листьев.
С другой стороны нитраты транспортируются в листья, где они преобразовываются в аммоний, а затем вступает в реакцию с сахарами.
При более высоких температурах дыхание растения увеличивается, потребляется сахар быстрее, что делает его менее доступным для обмена веществ с аммонием в корнях. В то же время, при высоких температурах, растворимость кислорода в воде уменьшается, что делает его так же менее доступным.
Таким образом, при более высоких температурах целесообразно использование более низкого содержания аммония в растворе. При более низких температурах питание аммонием является более оптимальным, потому что кислород и сахара более доступны на корневом уровне. Кроме того, поскольку транспорт нитратов в листьях снижен при низких температурах, использование нитрата в растворе приведет к задержке роста растений.
Токсичность аммония
Аммоний может быть токсичными для растений, если он является основным источником Азота в растворе. При отравлении аммонием замедляется рост и развитие, повреждаются стебли и листья, листья становятся чашеобразными. Разрушается сосудистая ткань (Nh5+ нарушает работу Ca, который требуется для поддержания целостности клеточной оболочки). Отравление Аммонием может в конечном итоге привести к гибели растения. Если стебель пострадавших растений разрезать чуть выше корневой линии, то хорошо видна разлагающаяся сосудистая ткань.
Но, похожие симптомы могут быть и у некоторых болезней, поэтому требуется тщательный анализ, чтобы определить, что вызывает распад, болезнь или отравление Nh5+ .
Аммиачный азот обычно не накапливается в растении в больших количествах. Это наблюдается только при недостатке углеводов; в таких условиях растение не может его переработать в безвредные органические вещества — аспарагин и глютамин.
Чрезмерная доза аммиачного азота в питательном растворе и недостаточность освещения, которая снижает интенсивность фотосинтеза, могут привести к повреждению листовой паренхимы из-за скопления аммиака.
Влияние концентрации Азота на корни
Концентрация азота в питательном растворе может влиять на характер роста корня. Увеличивается концентрация нитратного Азота – уменьшается количество и длина корневых волосков. Концентрации других основных элементов (P, K, Ca, Mg) не оказывают подобное влияние. Даже изменение концентрации Nh5+ в питательном растворе не влияет на корневые волоски. Однако, корни, подвергающиеся воздействию высоких концентраций Nh5+ в питательных растворах или где основным источником Азота является Nh5+, будет грубы на вид, с небольшим ветвлением или тонкой структурой.
Концентрация Азота в питательном растворе
Большинство формул требуют общей концентрации N в питательном растворе в диапазоне от 100 до 200 мг / л (ppm).
Если аммонийный Азот Nh5+ входит в состав, то соотношение нитратного к аммонийному к должно быть примерно три или четыре к одному.
Инструкции часто требуют начинать подавать раствор с малых доз (<100 мг / л, ppm), затем увеличивать его к моменту созревания плодов. Это общепринятая практика в случае с плодовыми культурами, когда контроль поступления Азота нужен для минимизации чрезмерного вегетативного роста и инициирования развития плодов.
Источники Азота
Источники NO3-: нитрат кальция (Ca(NO3)2•4h3O), нитрат калия (KNO3) и азотная кислота (HNO3), аммиачная селитра (Nh5NO3).Источники Nh5+: аммиачная селитра (Nh5NO3), сульфат аммония (Nh5)2SO4), аммония моно-или кислый фосфат (Nh5)2HPO4 или Nh5h3PO4.
Мочевина, CO(Nh3)2, не рекомендуется в качестве источника Азота для гидропонных растворов, так как ее гидролиз производит Nh5, который может быть нежелательным катионом в питательном растворе. Молекулы мочевины могут непосредственно поглощаться корнями растений, хотя ее присутствие в растениях может быть не желательно.
Источники: Чесноков В. А. «Выращивание растений без почвы», 1960. J. Benton Jones «Hydroponics. A Practical Guide for the Soilless Grower. Second Edition», 2005. Guy Sela «Ammonium-Nitrate Ratio in Plant Nutrition», 2010.
gidroponika.com
Источники азота для растений. Использование молекулярного азота. Круговорот азота в природе.
Количество просмотров публикации Источники азота для растений. Использование молекулярного азота. Круговорот азота в природе. - 132
Восходящее движение веществ по растению, пути и механизмы.
ʼʼФизиология растенийʼʼ. Дежавю. стр.291
Азот входит в состав белков, нуклеиновых кислот, пигментов, коферментов, фитогормонов и витаминов. При недостатке азота тормозится рост растений, ослабляется образование боковых побегов и кущение у злаков, наблюдается мелколистность, уменьшается ветвление корней. Симптомом азотного дефицита является хлороз листьев - бледно-зеленая окраска листьев, вызванная ослаблением синтеза пигмента хлорофилла. Длительное азотное голодание ведет к гидролизу белков и разрушению хлорофилла в нижних более старых листьях и оттоку растворимых соединений азота к молодым листьям, точкам роста и генеративным органам. Вследствие разрушения хлорофилла окраска нижних листьев исходя из вида растения приобретает желтые, оранжевые или красные тона, а при сильно выраженном азотном дефиците возможно высыхание и отмирание тканей.
4.3.2.1. Доступные для растений формы азота
Азот - один из наиболее широко распространенных элементов в природе. Основными его формами на Земле являются связанный азот литосферы и газообразный молекулярный азот атмосферы, составляющий около 76 % воздуха по массе. При этом молекулярный азот атмосферы не усваивается высшими растениями. В почве сосредоточена лишь минимальная часть литосферного азота и только от 0,5 до 2 % почвенного азота доступно растениям. Этот азот представлен в форме NO-3 и NH+4-ионов.
Ионы NO-3 подвижны, плохо фиксируются в почве и легко вымываются почвенными водами в более глубокие слои почвы и водоемы. Содержание нитратов в почве возрастает весной, когда создаются условия, благоприятные для деятельности нитрифицирующих бактерий. Катион NH+4 менее подвижен, хорошо адсорбируется отрицательно заряженными частицами, меньше вымывается осадками.
Запасы азота в почве могут пополняться разными путями. При возделывании сельскохозяйственных культур вносят в почву минеральные и органические азотные удобрения. В естественных условиях основная роль принадлежит специализированным группам микроорганизмов. Это азотфиксаторы, усваивающие молекулярный азот атмосферы, а также почвенные бактерии, способные переводить в форму NO-3 и NH+4-ионов органический азот растительных и животных остатков.
Процесс превращения органического азота почвы в NH+4-ионы принято называть аммонификацией. Она осуществляется гетеротрофными микроорганизмами по схеме:
органический азот RNh3 + h3O ® Nh4 + ROH
Nh4 + h3O ® NH+4 + OH-
Биологическое окисление NH+4 до NO-3, то есть нитрификация - это двухступенчатый процесс, осуществляемый двумя группами автотрофных бактерий: Nitrosomonas и Nitrobacter. Nitrosomonas окисляют аммиак до азотистой кислоты:
2 Nh4 + 3O2 ® 2HNO2 + 2h3O,
а Nitrobacter окисляют азотистую кислоту до азотной:
2HNO2 + О2 ® 2HNO3
4.3.2.2. Биологическая азотфиксация
Газообразный азот может превращаться в доступные для растений соединения в ходе химической и биологической азотфиксации. Химическое связывание N2 в форме NO-3 и NH+4-ионов в небольших размерах происходит в результате фотохимических процессов и электрических разрядов в атмосфере. Сейчас налажено промышленное производство азотной кислоты и аммиака из азота воздуха.
При этом основная масса азота͵ содержащегося в населяющих нашу планету живых организмах, своим происхождением обязана деятельности микроорганизмов, способных ассимилировать молекулярный азот атмосферы, восстанавливая его до аммиака. Этот процесс принято называть биологической азотфиксацией.
Микроорганизмы, осуществляющие биологическую азотфиксацию, разделяют на свободноживущие и живущие в симбиозе с высшими растениями. Группа свободноживущих азотфиксаторов включает бактерии родов Azotobacter, Beijerinckia, Clostridium, а также фотосинтезирующие бактерии и некоторые виды цианобактерий - сине-зеленых водорослей. Все они гетеротрофы и нуждаются в углеводном источнике питания. Бактерии родов Azotobacter и Beijerinckia поселяются на поверхности корней высших растений и используют корневые выделения. Заселение цианобактериями рисовых полей увеличивает урожай риса примерно на 20 %. При этом сельскохозяйственное значение свободноживущих азотфиксаторов невелико. В умеренном климате ежегодная фиксация ими азота составляет не более 20 - 40 кг азота на гектар.
К группе симбиотических азотфиксаторов относятся бактерии рода Rhizobium, образующие клубеньки на корнях бобовых растений и фиксирующие, в среднем, от 100 до 400 кг азота на га. Большое значение в природе имеют некоторые лишайники, представляющие собой симбиоз гриба и азотфиксирующих цианобактерий. Οʜᴎ развиваются в субарктических зонах, на скалах и других бесплодных участках, являясь, таким образом, пионерами заселения суши. Сегодня насчитывается около 190 видов растений разных семейств, способных симбиотически усваивать азот. К их числу относятся некоторые деревья и кустарники: ольха, восковница, лох, облепиха и другие.
Инфицирование растения-хозяина начинается с проникновения бактерий рода Rhizobium в клетку корневого волоска. Далее бактерии мигрируют в клетки коры и вызывают интенсивное деление инфицированных клеток, что приводит к образованию клубеньков на корнях. При этом сами бактерии превращаются в бактероиды, которые в 40 раз больше по объёму исходной бактерии.
Молекула азота (NN) химически инертна. Для разрыва трех ее ковалентных связей в химическом процессе синтеза аммиака требуются катализаторы, высокие температура и давление. Биологическая фиксация азота осуществляется при невысокой температуре и нормальном давлении, что свидетельствует об очень высокой эффективности участвующего в данном процессе фермента нитрогеназы. Фермент состоит из двух компонентов: высокомолекулярного (200-250 кДа) Mo, Fe-белка и низкомолекулярного (50-70 кДа) Fe-белка. Субстрат N2 связывается и восстанавливается на Mo, Fe-белке, а Fe-белок служит переносчиком электронов от ферредоксина на Mo, Fe-белок. Реакция сопряжена с гидролизом АТФ. Для восстановления N2 до Nh4 требуется 6 электронов, которые расходуются в три этапа:
2`e + 2H+ 2`e + 2H+ 2`e + 2H+
NN ¾¾¾® HN = NH ¾¾¾® h3N - Nh3 ¾¾¾® 2 Nh4
Поскольку нитрогеназный комплекс разрушается в присутствии кислорода, у азотфиксирующих микроорганизмов используется ряд механизмов для его защиты. У Rhizobium эту функцию выполняет гемсодержащий белок легоглобин или леггемоглобин, обладающий очень высоким сродством к кислороду. Он синтезируется клетками растения-хозяина и встраивается в мембрану бактероида. Функционирующий в бактероидах цикл Кребса служит источником субстратов для окисления в электрон-транспортной цепи, осуществляющей синтез АТФ, обеспечивает нитрогеназу электронами через ферредоксин, поставляет a-кетоглутаровую кислоту, которая, реагируя с NH-4, образует глютаминовую аминокислоту, транспортируемую затем в клетки растения-хозяина.
referatwork.ru
