Тема. Азот та його значення в житті рослин

 

Мета: ознайомити студентів з величезним значенням азотних добрив в збільшенні врожайності сільськогосподарських культур, що обумовлюється виключно важливою роллю азоту в житті рослин.

 

Основні терміни

Азотфіксація –цефіксація молекулярного азоту азотфіксуючими та бульбочковими бактеріями.

Амоніфікація –церозкладання органічної речовини в грунті мікроорганізмами різних груп (бактерій, актиноміцетів, мікробактерій тощо) із виділенням амонійного азоту.

Нітрифікація – це окиснення амонійного азоту в грунті до азотної кислоти та її солей.

Денітрифікація– це процес відновлення нітратного азоту до молекулярного N2 або до оксидівNО,NО2 під впливом денітрифікуючих бактерій.

 

Теоретичні відомості

Азот –цеінертний газ, який не підтримує горіння і дихання. Азот – один з основних елементів, необхідних для життєдіяльності рослин. Він входить до складу білків, ферментів, нуклеїнових кислот, хлорофілу, вітамінів, алкалоїдів та інших сполук. Рівень азотного живлення визначає розміри та інтенсивність синтезу білків, інших азотистих органічних сполук у рослині, які істотно вливають на процеси росту. У складі сухої речовини рослини азоту міститься 1-3%, у білках – 16-18%.

Основне джерело азоту для рослин – солі азотної кислоти та амонію. Поглинання його з грунту відбувається у вигляді аніонів NО3– і катіонів NН4+ та деяких найпростіших органічних сполук (простих амінокислот, легкорозчинних амідів). Рослини здатні засвоювати й амідний азот сечовини, який надходить через коріння і листки після ферментативного гідролізу його аміаку чи безпосереднім включенням до складу білкової молекули.

Характерними ознаками азотного голодування є повільний ріст вегетативних органів рослин і поява блідо-зеленого, навіть жовто-зеленого забарвлення листків унаслідок порушення процесів утворення хлорофілу.

Оскільки сполуки азоту мають властивість повторно використовуватися рослиною, ознаки його нестачі спочатку виявляють на нижніх листках. Пожовтіння починається з жилок листка і поширюється до країв листкової пластинки.

У грунті міститься 0,05-0,5% загального азоту, з якого 93-98% в органічній формі, а 3-7% становлять мінеральні сполуки азоту. До складу органічної речовини грунту входять:

- негуміфіковані органічні речовини – 10-15% від загальної кількості органічної речовини грунту;

- гумус – 85-90% загальної кількості органічної речовини.

Азот доступний рослинам у формі мінеральних сполук, який у грунті близько 1% від загальної кількості азоту. Азотний фонд грунту складають такі форми азоту:

мінеральний азот (NН4+,NО-3) – доступний для рослин;

легкогідролізований азот грунту – найближчий резерв для поновлення мінеральних форм, складається з NН4+, NО3-,NН2,характеризує забезпеченість грунту азотом упродовж усього періоду вегетації;

важкогідролізований азот – подальший резерв для збагачення грунтів мінеральними формами азоту, це азот, що міститься в амінах, гумінах;

- негідролізований азот – недоступний для рослин азот,майже не бере участі в азотному обміні між грунтом і рослиною )гуміни, меланіти, бітуми, необмінний амоній).

Для характеристики азотного режиму ґрунту і рівня забезпеченості культур азотом визначають стандартними методами:

1. Вміст гумусу за методом Тюріна;

2. Вміст легкогідролізованого азоту за Тюріним і Кононовою або лужногідролізованого азоту за Корнфілдом. Кількість азоту в ґрунті, що визначається цими методами, включає не тільки доступні для рослин мінеральні форми, але й азот органічних сполук, які легко гідролізуються та служать резервом для засвоєння рослинами після мінералізації.

 

Таблиця 1

Групування ґрунтів за вмістом гумусу, гідролізованого
азоту і нітрифікаційної здатності

 

Номер групи Гумус (за Тюріним), % Легкогідролізує­мий азот за Тюріним і Кононовою Лужногідро­лізуємий азот за Корнфілдом Нітрифіка­- ційна здат­ність, мг NО3на 1 кг ґрунту
мг на 1 кг ґрунту
1. < 2,0 < 30 < 100 < 5,0
2. 2,1–4,0 31–40 101–150 5,1–8,0
3. 4,1–6,0 41–50 151–200 8,1–15,0
4. 6,1–8,0 51–70 > 200 15,1–30,0
5. 8,1–10,0 71–100 – 30,1–60,0
6. > 10,0 > 100 – > 60,0

 

Молекулярний азот і оксиди азоту є основними газоподібними продуктами біологічної денітрифікації, за рахунок їх втрат у грунті зменшується вміст азоту. Цей процес інтенсивно відбувається без доступу повітря і за лужної реакції грунту. Найсприятливіші умови для денітрифікації

Таблиця 2

Середній вміст гумусу і загального азоту в орному шарі грунтів України

 

  Тип грунту Вміст, %
гумусу загального азоту
в грунті в гумусі
дерново-підзолисті, глинисто-піщані 1,3 0,06 4,7
темно-сірі і сірі лісові 2,7 0,14 5,9
чорноземи глибокі суглинкові і глинисті 5,3 0,26 4,8
чорноземи звичайні середньогумусні 6,1 0,28 4,6
чорноземи звичайні малогумусні 3,6 0,25 6,8
чорноземи південні 2,7 0,19 5,3
темно-каштанові 2,4 0,14 6,8

 

так непродуктивних втрат азоту: анаеробне середовище; лужна реакція грунту; високий вміст органічної речовини у грунті, що багата на клітковину, глюкозу та інший енергетичний матеріал; висока вологість грунту; висока температура грунту (переважна більшість денітрифікаторів – термофільні бактерії).

Процеси денітрифікації і нітрифікації з загально біологічної точки зору корисні, оскільки регулюють баланс азоту в біосфері. З погляду ефективності використання мінеральних добрив вони є шкідливими, оскільки це призводить до втрат азоту.

Для послаблення дії цих процесів азотні добрива вносять безпосередньо під час посіву культур та підживлення, а також застосовують інгібітори денітрифікації.

Вміст загального азоту в різних грунтах коливається від 0,05 до 0,5% і залежить від типу грунту, його гранулометричного складу та вмісту гумусу (Табл. 2). Враховуючи те, що в гумусі міститься близько 5% азоту, за вмістом загального азоту можна завжди визначити вміст гумусу у грунті (вміст азоту у % множать на 20). Запаси загального азоту в орному шарі грунту коливається в межах 1,5-15 т/га.

Вміст мінеральних сполук азоту, які беруть участь у живленні рослин, незначний і становить лише 1-3%. Інша частина азоту (97-99%) міститься у формі складних органічних сполук – гумусових, білкових та інших недоступних для рослин – які в різних грунтах і з неоднаковою швидкістю в процесі мінералізації перетворюються на доступні форми. Ступінь забезпеченості рослин доступним азотом визначають за вмістом його мінеральних форм, а також легко- і лужногідролізованого азоту.

Таблиця 3

Рівень забезпеченості рослин азотом

 

  Група Вміст гідролізованого азоту Вміст азоту за методом, мг/кг грунту
Тюріна-Кононової Корнфільда
I Дуже низький <30 <100
II Низький 31-40 101-150
III Середній 41-50 151-200
IV Підвищений 51-70 >200
V Високий 71-100 -
VI Дуже високий >100 -

 

За середньої забезпеченості рослин рекомендована норма залишається

без зміни, за високої – знижується на 25-30%, а за низької – підвищується на 25-30%.