Азот для растений

Опубликовано dimone в Пт, 12/12/2014 - 18:58
Азот для растений
Поскольку азот - ключевой ком­понент аминокислот, он необходим, поэтому содержится практически в любой части растения. Это «клей», благодаря которому твердые кле­точные стенки делают растение прочным и поддерживают его в вертикальном положении. Хлоро­филл, пигмент, поглощающий свет в процессе фотосинтеза, состоит из протеинов, связанных вокруг маг­ния. Азот является составляющей химических веществ, контролиру­ющих рост ауксинов и кининов, а также входит в состав нуклеопротеинов, или генетического кода растений.
Азот очень подвижен в растении и может перемещаться из отдельных его частей в те, где он наиболее востребован. Недостаток азота нарушает процесс роста, вызывая его прекращение, обусловленное плохим развитием клеток, а также пожелтение из-за недостаточного формирования хлорофилла. Расте­ния «перебрасывают» азот из старых листьев в новые, молодые. А на старых нижних листьях появляются признаки азотного голодания. На злаковых культурах очень просто распознать азотную недостаточ­ность. В частности, на кукурузе она проявляется очень характер­но: заметным посветлением всего растения и побурением - сначала на нижних листьях, в виде буквы V, идущей от центральной жилки к краям листа. Впоследствии за­сыхает весь лист, затем начинают страдать листья в средней части растения. Если не исправить ситу­ацию, растение может погибнуть.
Диагностировать недостаток азота современными методами достаточно просто, но часто на это тратится очень ценное время, а реагировать нужно очень быстро. Ведь пока растение голодает, оно в стрессе. Естественно, в таком состоянии за­медляются и даже останавливаются протекающие процессы, которые формируют будущий урожай. Так, если недостаток азота проявился в фазе кущения, прекращается обра­зование продуктивных побегов, если в фазе трубки - растение остановит процесс закладки дополнительных «этажей» в колосе, то есть колосков. Дефицит азота в фазе флагового листа приводит к тому, что не об­разуются дополнительные цветки, а во время колошения - зерновки. А если азотное голодание наступает во время налива зерна, то зерновки будут щуплыми, невыполенными и плохого качества.
К тому же видимые признаки азотного голодания - это уже потеря 30% будущего урожая. Выход из создавшейся ситуации следующий: зная количество азота, которое необходимо для создания желаемого урожая, и то, сколько азота растение потребляет в каждой конкретной фазе, можно предупредить возможное голодание посредством дополнительного внесения азотных удобрений.
На реакцию почв азотные удобрения действуют следующим образом.
1.   Очень кислые или сильно кислые:
- сульфат аммония - на 1 кг азота поглощается 3 кг СаО;
-  аммиачная селитра - на 1 кг азота поглощается 2 кг СаО.
2.  Относительно кислые:
-  мочевина, аммиачно-нитратная селитра. аммиак — на 1 кг азота поглощается 1 кг СаО.
1. Нейтральные или слабокислые:
-  аммиачно-кальциевая селитра - на 1 кг азота поглощается 0,4 СаО.
2. Щелочного действия:
  • кальциевая селитра - 1 кг азота прибавляет до 1 кг СаО;
  • азотнокислый кальций - 1,7 кг азота прибавляет до 1 кг СаО.
Если почвы карбонатные, то бо­яться подкисления не нужно. Но уж если рН стремится к уменьшению, то в этом случае подходить к вы­бору удобрения нужно тщательно.
ФОРМЫ АЗОТА
Азот почвы представлен обмен­ным аммонием (NН4+), который по­глощен почвенными коллоидами. Эта форма азота неподвижна в почве и не поддается вымыванию из почвенного профиля. Поэтому его еще называют «долгий» азот. Он проходит долгий путь пре­вращения в почве в нитратную форму, и соответственно, может «работать» длительно.
Основные источники поступления этой формы азота в почву - внесение аммонийных удобрений и процесс аммонификации (гниения) - про­цесса разложения органических соединений (белков, аминокислот) в результате их ферментативного гидролиза под действием аммони­фицирующих микроорганизмов.
Кроме аммонийного, в почве присутствуют нитратные (N03-) и нитритные (N02-) формы азота, которые находятся в виде раство­римых солей в почвенном растворе. Это «быстрый» азот. Он активно поступает в растение через кор­невую систему и так же быстро усваивается. Практически в течение суток может «зайти» в растение и начать создавать урожай. Однако он так же быстро и вымывается из почвы. Нитрат растворяется в воде, таким образом становясь мобиль­ным. С талой водой, обильными осадками нитраты «уплывают» из корнеобитаемого почвенного про­филя в более глубокие горизонты и становятся недоступны растениям.
Такая разница между этими дву­мя формами азота скорее плюс в управлении азотным питанием. Когда нужно немедленно подкор­мить растение, вносится нитратный азот. Яркий тому пример - ранне-весенняя подкормка озимой пше­ницы. Здесь может работать только нитрат, поскольку аммонийный азот неэффективен из-за своего очень долгого превращения. Ведь рано весной температуры низкие, микроорганизмы еще не работают и процесс превращения аммония в нитрат длится около 5-6 недель.
Или же другая ситуация: посев кукурузы. Для этого растения азот очень важен, но он будет особенно необходим ему, когда кукуруза войдет в фазу 3-4 листа, то есть примерно через месяц. В это время у кукурузы начинается формиро­вание репродуктивных органов и резко возрастает потребность в азоте. В этом случае при посеве необходимо вносить «долгий» азот: аммонийный или амидный. Такая форма максимально удовлетворит потребности культуры и не будет вымываться из почвенного профиля до появления 3-го листа. Так, посев кукурузы с карбамидом в норме 100-120 кг/га - это обеспечение растения азотом практически до стадии окончания формирования початка - до 8-9 листа. В наше время производят карбамид с инги­биторами (замедлителями) уреазы, то есть процесс нитрификации идет еще медленнее и азот высвобож­дается более плавно, постепенно питая культуру.
Есть еще один способ обеспечить азотное питание яровым культурам - это внесение аммонийного азота осенью, когда температура почвы опустилась ниже +5°С. Удобрение вносится осенью, связывается с почвенными коллоидами и благо­даря тому, что микроорганизмы уже не работают, сохраняется до весны в той же форме. Весной осу­ществляется посев культуры и при наступлении активных температур аммоний под воздействием микроорганизмов становится нитратом, а в результате растения питаются готовым азотом.
СПОСОБЫ ПОТЕРИ АЗОТА
Улетучивание азота из мочевины. Мочевина, внесенная в почву или на растительные остатки, реагирует с водой и с помощью энзима уреазы быстро превращается в аммоний, а затем в аммиак. Так как аммиак - это газ, то он улетучивается в атмосферу. Если аммоний захватывается частичками почвы, тогда он удерживается в ней и не улетучивается. Поскольку реакция преобразования мочевины в аммоний - это ферментная реакция, соответственно скорость преобразования возрастает при повышении температуры. Следовательно, внося карбамид в виде гранул в почве, обязательно следует заделывать его, дабы избежать потери азота в виде улетучивания.
Потери азота при вымывании. Выщелачивание - это процесс вымывания растворимого нитрата с водой. Количество вымываемого азота зависит от свойств почвы и способности удерживать воду. Глинистые и суглинистые почвы имеют высокую водоудерживающую способность в отличие от пес­чаных. Улучшение структуры почвы, обогащение ее органикой, бесспорно, уменьшает количество вымываемых нитратов. Когда макропоры созданы, вода проникает в почву самотеком, перемещаясь через поры вертикально вниз и распространяясь горизонтально.
Для почв с легкой текстурой, которые не способны удерживать воду, азотное удобрение может быть внесено непосредственно перед посевом или в ка­честве подкормки в период самого активного роста. Внесение азота должно быть проведено вовремя, во избежание вымывания из зоны развития корней.
В районах, где в период вегетации количество дождей невелико, соответственно, вышеуказанная проблема не является актуальной. Однако в районах с большим количеством осадков время проведения подкормки является критичным.
Денитрификация - это процесс потери азота из почвы, с помощью которого анаэробные почвенные бактерии (бактерии, способные к жизни без кислорода воздуха) утилизируют кислород нитрата (N03), для поддерживания своих жизненных процессов. Про­цесс денитрификации - это превращение готового запаса нитрата в различные формы азота, которые могут быть утрачены в атмосфере. Процесс дени­трификации можно отобразить следующей схемой: 2NO3-»2NO2-» 2NO-» N2O-» N2 .
Чтобы уменьшить потенциальные потери азота вследствие денитрификации, необходимо синхро­низировать время внесение азота с фазой его мак­симального потребления.
Иммобилизация - «связывание» азота микроор­ганизмами для своего роста и размножения. Такой процесс происходит, например, при внесении в по­чву значительной массы растительных остатков. В результате иммобилизации азота использование его растениями заметно снижается, что приводит к уменьшению урожая.
Через корни и листья. Прежде чем вносить удобрения, необходимо учесть, что растение мо­жет усвоить элементы питания в больших объем лишь с помощью корневой системы. Внекорневая подкормка наиболее эффективна, но это лишь вспомогательный способ применения удобрения, а не основной.
В настоящее время азот из удобрений поступает к растениям в трех формах: нитратной, аммонийной и амидной. Нитратные удобрения быстрее проникают в растения из-за своей «доступности», в то время как аммиачные должны пройти процесс нитрификации. Припосевное внесение удобрений под озимую пшеницу заключается в фосфорном и калийном кормлении. Таким элементам необходимо время для перехода в растворимые, доступные формы, притом азот может быть аммонийным или же амидным. В это время не столь важна форма азота: по той причине, что во время посева температура почвы достаточна для работы микроорганизмов, которые преобразуют одну азотную форму в другую.
К тому же осенью азот для пшеницы играет не самую важную роль. Его количество может состав­лять не более 20% от общей потребности. Задача первичной корневой системы пшеницы - закрепить растение в почве. Первые корешки практически не питают растение, оно кормится за счет эндосперма зерновки. А вот вторичная корневая система - это механизм, который снабжает растение элементами питания. К моменту, когда у пшеницы закладывается вторичная корневая система, проходит 30-40 дней от посева, и за это время амидная и аммонийная формы успешно станут нитратной.
В осенний период азот вносится только на легких и слабогумусированных почвах; после плохого (по выносу питательных веществ из почвы) предшественника: если нет достаточной густоты стеблестоя; а т при заделке в почву большого количества соло и растительных остатков. Во всех других случаях озимые зерновые имеют достаточное количество азота для своего развития осенью.
Максимальное потребление азота растениями происходит в период их бурного роста, например, т озимой пшеницы это фаза кущения-выхода в трубку. Весной, когда содержание доступного азота в почве практически равно нулю, необходимо обеспечить наличие нитратной формы азота в почве. Применяя аммиачную селитру в фазе кущения весной, можно полностью компенсировать потребность культуры Из-за присутствия в этом удобрении двух форм азота, нитратной и аммонийной, растение получает немедленное питание с помощью нитратной - N03, а по прошествии 2-3 недель уже может стать доступной аммонийная (NН4) форма, которая и продолжит питание культуры. Альтернативой в этой фазе выступает жидкое удобрение КАС (карбамидо-аммиачная смесь, N-28 или N-32), в состав которого входит нитратная форма, аммонийная и амидная.
В стрессовых ситуациях (низкие температуры, заморозки, недостаток влаги и т. п.) усвоение элементов корневой системой является недостаточным, а это замедляет темпы роста и развития. В условиях низких температур они не полностью усваиваются даже при оптимальном количестве в почве доступных соединений макроэлементов и влаги. Особенно снижается способность усвоения корневой системой азота. Часто критические периоды потребления мкро и микроэлементов в зерновых наступают в фазе выхода в трубку-колошения. Вследствие интенсивного нарастания вегетативной массы запасы легкодоступных элементов питания из грунта исчерпываются или их усвоение «не успевает» за темпами роста растений. Особенно это заметно в годы с холодными ночами.
В такой ситуации растению можно помочь внекорневыми (листовыми) подкормками.
Степень и скорость усвоения элементов питания из удобрений через лист значительно выше, чем при усвоении из удобрений, внесенных в грунт. Но усвоения элементов через листья ограничены. Быстрее всего листья усваивают азот. Молекула карбамида, попадая на лист растения и проникая внутрь, начинает работу даже при пониженных температурах, так как для этого процесса не нужно присутствие микроорганизмов. Даже небольшое ко­личество карбамида (8-10 кг д.в./га) может заставить растение запустить механизм образования урожая ранней весной, даже если корни не могут еще пи­таться нитратным азотом из почвы. Такой «обман» принуждает пшеницу к продолжению кущения и закладыванию колоса.
Еще одна ответственная за прибавку урожая фаза - флаговый лист. Длится эта фаза всего 7 дней, но за это время пшеница может увеличить свой по­тенциал до 25%. Однако необходимо соблюсти одно условие: растения должны быть «накормлены». Здесь действует принцип: чем быстрее, тем лучше. Это должен быть либо нитрат через корни, либо амид через листья. Аммоний в данном случае не сможет быть полезен из-за слишком долгого превращения в доступную форму. А ведь у агрономов в распоря­жении всего 7 дней! Проводить опрыскивание рас­твором карбамида в этот период можно совместно с фунгицидной или инсектицидной обработкой. Как только агроном определит наступление фазы 41 (появление флагового листа), есть 7 дней до ее окон­чания, чтобы увеличить урожайность. В этой фазе у пшеницы закладываются дополнительные цветы, поэтому вместо трех их в колоске может быть пять, а это дополнительные зерна в колосе. Окончание фазы флагового листа определяем по выходу остей колоса. К этому моменту работа по внесению рас­твора карбамида должна быть завершена.
Следующее опрыскивание нужно планировать уже в фазе 71- ког­да идет налив зерна. В это время формируется зерновка и растение откладывает запасные вещества в зерно. Чем больше оно «отправит на хранение», тем больше хранилище (в данном случае зерновка). Можно с помощью азотных подкормок увеличить как натуру зерна, так и его качественные показатели. Опять же, раствор карбамида в это время можно совмещать с инсектицидной обработкой (про­тив пьявицы, клопа черепашки, трипсов, иногда и жука-кузьки), чтобы уйти от дополнительных проходов опрыскивателя по полю.
Если говорить о листовой под­кормке, то карбамид - наилучшее из азотных удобрений для этой цели. Он интересен своей особен­ностью проникать в растение через листовой аппарат практически в том же состоянии, без распада на ионы. Внесение раствора моче­вины, даже в повышенных кон­центрациях, в отличие от других азотных удобрений не вызывает ожогов у растений и способствует повышению содержания белка и клейковины в зерне.
Листовую подкормку карбамидом целесообразно сочетать с внесением серы и магния, микроэлементов и (или) пестицидов. В результате уменьшается стрессовое влия­ние средств защиты растений на культурное растение, повышается эффективность их действия.
Опрыскивать посевы рекомен­дуется в облачную погоду и при хорошей влажности грунта, лучше всего вечером или утром. Удобрение карбамидом можно осуществлять практически при всех опрыскива­ниях фунгицидами и инсектици­дами, если нет предостережений в регламенте применения пестицидов. Добавление к рабочему раствору карбамида повышает пропускную способность кутикулы листа, что способствует проникновению в растение пестицидов, усиливает их эффективность, облегчает усвоение через листву других элементов питания.
ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ
• Общее количество азота для культуры зависит от плановой урожайности. То есть рассчиты­вать потребность в удобрениях следует из того, насколько большой урожай запланирован. Зная, что для образования 1 тонны зерна пшеница потребляет 20-25 кг азота в действующем веществе, рассчи­тывается общее количество азотных удобрений, которые необходимо внести на протяжении всей веге­тации пшеницы. К примеру, если запланирована урожайность 5 т/га, для получения такой урожайности необходимо обеспечить посеву около 100 кг азота в действующем веществе. Конечно же, необходимо подкорректировать это количество с учетом наличия азота в почве предшественника и внесенных ранее удобрений и внести разницу. Известно, что во время осеннего кущения до ухода в зиму озимая пшеница потребляет не более 20% азота от общего количества. До стадии выхода в трубку - 50% - до выброса колоса.
Если вносить фосфор, калий в туках одновременно с посевом (например, с аммофосом или ни­троаммофоской, в которых со­держится небольшое количество аммонийного азота), практически полностью обеспечивается потреб­ность в азоте на осенний период. Кроме того, растения еще смогут пользоваться минерализованным азотом из органического вещества почвы. Оставшиеся 80% азота вносится в весенний период. При этом приоритетно дробное внесение. Для этого есть несколько причин: во-первых быстрое видоизменение азота в почве и, как следствие, его недостаток; во-вторых, дробное внесение гарантирует поступление азота в те фазы, когда растениям он особо необходим. Небольшие дробные дозы азотных удобрений в каждой определенной фазе способ­ствуют своевременному обеспече­нию растения азотом и повышению урожайности. К тому же метод дробного внесения азота сводит практически к нулю его потери.
• Оптимальной является та доза, при которой можно получить максимальный экономический эффект от выращивания культу­ры и наивысшее качество урожая без отрицательного влияния на окружающую среду. В зависимо­сти от способа внесения тех или иных удобрений варьируются и дозы этих удобрений. Сельхоз­производители на практике давно определили, какие дозы азотных удобрений не причиняют вреда растениям, таким образом исклю­чается возможность потерь. Так. работая с жидкими удобрениями, например, КАСом, используется метод полива, то есть весной в фазе кущения производится по­лив пшеницы крупной каплей специальными форсунками в нор­ме 100-120 л/га (130-160) кг/га. Когда пшеница входит в фазу трубкования или флагового листа, полив заменяют на опрыскивание обычной форсункой и вместо КАСа используется раствор карбамида. На 150 литров рабочего раствора добавляется 20 кг карбамида в физическом весе. Такая подкормка всегда совмещается с той опера­цией, которая запланирована на пшенице: будь то инсектицидная или фунгицидная обработка.
  • Форма удобрения. Этот фактор имеет колос­сальное значение в получении или неполучении высокого урожая. Ошибившись с формой азота, можно не только потратить впустую средства на приобретение и внесение не того удобрения, но и упустить выгоду от применения «правильного» удо­брения и возможность получить прибавку урожая от той формы азота, которая сгенерировала бы прирост урожая. Пример: ранневесеннее внесение карбамида методом разбрасывания - это ошибка, которая при­ведет к недополучению урожая. Весной по кущению пшеницы - только «быстрый» азот, а это нитратная форма, то есть селитра, КАС. И тут в силу вступает еще одно правило.
  • Время внесения. В момент внесения удобрений культура не должна нуждаться в азоте, но должна быть способна быстро его использовать, что сведет потери азота к минимуму. Другими словами, куль­туре нужно уже проснуться от зимней спячки, но при этом она не должна еще испытывать голода. Бесспорно, и погода, и технические возможности производственника вносят свои коррективы в процесс подкормки культуры. Но речь о том, как угодить культуре, помочь выйти ей на максималь­ный потенциал урожайности. Изыскав для этого возможности, появится понимание, как уходить от неблагоприятных факторов, снижающих уро­жай. Анализируя провалы, можно с уверенностью сказать, что это не всегда погода, а на 80% непо­воротливость, затягивание с обработкой, неорга­низованность процесса или отсутствие ресурсов.
  • Поздно - значит мало. У пшеницы, как у культу­ры, у которой формирование составляющих урожая идет в каждой конкретной фазе, есть еще одно пра­вило. Зная то, что внести азот нужно обязательно в фазе кущения, внесение в фазе трубки - это по­теря максимальной выгоды. Пшеница не погибнет, но она снизит свой потенциал, даже если внесена большая доза азота. Просто этот азот не сможет в фазе трубки сделать то, что он мог бы сделать в фазе кущения. Попросту это означает, что опоздав на несколько дней, сельхозпроизводители не только недокармливают растение, но и теряют средства на непродуктивное внесение уже не столь актуального удобрения.
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ АЗОТА
Поскольку минеральные азотные удобрения стоят на сегодняшний день весьма дорого, сельхозпроиз­водители находятся в постоянном поиске дополни­тельных источников азотного питания, позволяющих сократить эту статью затрат.
Пожалуй, самый известный способ уменьшить расходы на минеральные азотные удобрения - вве­сти в севооборот бобовые культуры. Такие культуры как горох, соя, люцерна, клевер, эспарцет, люпин и т. д. являются генераторами азота в севообороте. Благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями они на 75% (а некоторые больше) обеспечивают себя азотом. Кроме того, после уборки бобовой культуры весь азот, который зафиксировался в клубеньках, минерализуется и становится доступным следую­щей культуре. Я называю этот процесс удобрения из воздуха. Ведь известно, что горох, соя, конские бобы оставляют после себя от 40 до 90 кг азота в действующем веществе на 1 га.
Обеспечить дополнительное азотное питание поможет и применение в севооборотах культур с разноглубинным залеганием корневых систем. Нитратный азот, который растения не успели ус­воить, вымывается в более глубокие слои почвы. Так вот, чередование культур, у которых неглубокое залегание корневых систем (зерновые колосовые), с теми культурами, корни которых уходят глубоко (подсолнечник, свекла), обеспечивают потребление питательных веществ на разных горизонтах, тем самым дают культуре дополнительный источник питания и не истощают верхний слой.
Обогащению почвы питательными веществами способствуют также сидераты. Они высеваются не для получения урожая, а с целью улучшения со­стояния почв, очищения от сорной растительности, разуплотнения. Сидераты сеют, как правило, после уборки озимой культуры и занимают поле до ухода в зиму.
Еще один, к сожалению, малознакомый помощник сельхозпроизводителей - микориза. Это древовидный гриб, который распространяется в почве при помощи мицелия. Он очень любит селиться на злаковых и бобовых растениях. К сожалению, микориза не вы­живает при интенсивных механических обработках. Это удивительная природная система, которая не только является проводником питательных веществ, но и служит регулятором водного баланса растений. Если на почвах живет микориза, то растениям не страшна даже засуха!
Поддерживать наличие большого количества орга­нического вещества в почве сельхозпроизводителям также выгодно, поскольку чем выше содержание гумуса, тем больше азота может минерализоваться. В теплый период времени, когда микроорганизмы активны и процесс преобразования органического азота в минеральный протекает быстро, можно счи­тать, что 1% гумуса равен 15 кг нитратного азота на 1 га. Соответственно, в 3% 45 кг д.в. азота. Это хороший стимул увеличивать содержание гумуса в почвах. Если посчитать, сколько стоит в денежном выражении гумус, получится интересная цифра. Так, 1 кг д.в. азота в пересчете на стоимость минераль­ных удобрений на сегодняшний день стоит около $1,4, соответственно, на гектаре это $63. Если перевести это в удобрения, полу­чается, что органическое вещество почвы ежегодно дает нам в кредит 170 кг аммиачной селитры или 125 кг карбамида на каждом гектаре. Но необходимо помнить: этот ресурс не безграничен. Кредиты нуж­но возвращать! Потребительское отношение может обойтись очень дорого в будущем.
Растительные остатки - еще один источник питания. Разлагаясь, они высвобождают питательные веще­ства - сначала для микробов и грибов-сапрофитов, а затем для растений.
Не стоит забывать и про органические удобрения. В хозяйствах, которые, кроме растениеводства, имеют еще и развитое животноводство, важным источником улучшения азотного режима почв является использо­вание различных видов органических удобрений.