Азот - це складова частина рослинних протеїнів, хлорофілу, ДНК (генетичний код), ензимів і багатьох інших компонентів, необхідних для росту рослин. Рослини споживають азот у вигляді нітратів (NO3 -) і іонів амонію (NH4 +). Домінуючою формою є нітрат. Амоній більш кращий на стадії раннього росту рослин, однак, протягом всього вегетативного періоду зростає і необхідність в азоті; рослини засвоюють більшу частину азоту в формі нітрату.
Кількість азотних добрив, необхідних для рослини, залежить від поставляє здатності грунту. Динамічна `область` доступних джерел азоту включає:
1) органічні джерела азоту, як наприклад гній, стічні води і компост,
2) азот, що фіксується Rizobium-бактеріями з рослинних залишків,
3) азот, що фіксується мікробами,
4) азотні добрива,
5) пов'язаний грунтом азот.
Всі ці джерела азоту з часом минерализуются в нітрат.
Так як нітрат є переважаючою формою азоту використовуваного рослинами, метод визначення залишкового нітрату в кореневій зоні перед посадкою планованої культури (крім бобових) є необхідним способом оцінювання потрібної кількості азотного добрива. Тест на залишковий нітрат - це основний метод визначення доступного нітрату в грунтах, особливо там, де вимивання нітрату мінімально. Виняток становлять грунту, де відбувається вилуговування і денітрифікація. Нітрат розчиняється в воді, таким чином, стаючи мобільним. Там, де кількість опадів досить велике, азот вимивається в глибші, ніж коренева зони, стаючи недоступним рослині. Отже, тест на залишковий азот не є достовірним в погано дренованих грунтах, які зберігають вологість протягом тривалого періоду часу, і який може бути втрачений за рахунок денітрифікації (див. Далі).
Кількість застосовуваних азотних добрив залежить від багатьох факторів. Для початку вам потрібно знати характеристики планованого врожаю, такі як: скільки азоту виносить культура, а так само її потенціал врожайності. Мінералізація грунтового органічного азоту - є важливим фактором. Високий рівень мінералізації скоротить норму внесення азотних удобреній.Урожаі бобових збільшать ступінь мінералізації. При розрахунку доз внесення азотних добрив враховується залишковий нітрат грунту, доступний для якого товару, призначеного врожаю, що скорочує кількість азотних добрив.
Фермери дуже зацікавлені в стабільному джерелі азотних добрив, які будуть використовуватися їх врожаями. Найбільше їх турбує: випаровування, іммобілізація і доступність азотних добрив. Всі джерела азоту працюють ефективно, коли застосовуються належним чином.
Існує багато джерел азотних добрив, які використовуються протягом багатьох років. Азот в більшості випадків використовується у вигляді суміші нітрату амонію і сечовини (28-0-0 і 32-0-0), сечовини (46-0-0), нітрату амонію (34-0-0), безводного аміаку (82- 0-0) і сульфату амонію (21-0-0-24).
Вибір джерела азотних добрив - це головне рішення для землекористувача. Є переваги і недоліки в кожному з них. Можливі ситуації, коли одне джерело більш кращий, ніж інший.
Основним джерелом азотних добрив є безводний аміак (NH3). Аміак виходить, при взаємодії азоту повітря (78% атмосфери - це азот, N2) з природним газом при високій температурі і тиску. При збільшенні ціни на енергоносії, відповідно збільшується і ціна на азотні добрива. Аміак переходить в рідкий стан при температурі нижче, ніж -33 0 С. Таким чином, аміак зберігається під тиском, щоб знаходиться в рідкій формі. Аміак, пропущений над платиновим каталізатором, переходить в азотну кислоту (HNO3). Азотна кислота, в суміші з аміаком, дає нітрат амонію NH4 NO3 (34-0-0). Сечовина (NH2) 2 CO (46-0-0) виходить при взаємодії надлишку аміаку з вуглекислим газом (CO2). Взаємодія аміаку з сірчаною кислотою дає сульфат амонію. Взаємодія аміаку з фосфорною кислотою дає фосфат амонію.
Протягом багатьох років, безводний аміак (NH3) був основним джерелом азотних добрив при класичній обробці грунту. Безводний аміак необхідно вводити в землю досить глибоко, щоб уникнути втрат газоподібного аміаку. Внесення може бути проведено під час сівби або в будь-який інший час. Такий спосіб внесення є досить жорстким по відношенню до мікрофлори і мікрофауна грунту. Сьогодні No-Till-фермери використовують інші джерела азотних добрив, більш м'якого дії. Таке внесення NH3 досить агресивно для грунту, що в свою чергу турбує фермерів.
Сечовина (NH2) 2 CO (46-0-0) - сухе азотне добриво, яким зазвичай користуються фермери. Сечовина, внесена в грунт або на рослинні залишки, реагує з водою, і за допомогою ензиму уреази швидко перетворюється в амоній. Це так званий гідроліз сечовини. Катіон амонію (NH4 +) перетворюється в аміак (NH3). Так як аміак - це газ, то він випаровується в атмосферу. Якщо амоній захоплюється частинками грунту, тоді він утримується в ній і не випаровується. Кількості опадів або іригації в кількості 850 мм достатньо, щоб перемістити сечовину в грунт. Оскільки реакція перетворення сечовини в амоній - це ферментна реакція, відповідно швидкість перетворення зростає при підвищенні температури. Найкраще застосовувати сечовину протягом прохолодних періодів, з великою кількістю опадів. Надлишок сечовини залишається на поверхні землі, дає можливість випаровування аміаку, особливо при вологих, теплих умовах. Краще застосовувати сечовину на сухих залишках, ніж на вологих, так як активність уреази менше, при недостачі води.
Суха сечовина може бути внесена стрічковим способом. Стрічка повинна бути шириною 38 см для маленьких зерен, або по ширині рядка. Сечовина може також бути застосована як стартове добриво на 5-8 см з боку від насіння. Норма азоту могла б скласти 70-100 кг / га.
Фермери використовують один з багатьох із способів внесення азоту. Наприклад, змішуючи розчини сечовини та нітрату амонію разом, отримують рідке добриво, що містить приблизно половину сечовини і половину нітрату амонію. Такі розчини хороші джерела азоту для культур. У ізбежаніеулетучіванія NH3. такі добрива можуть бути впорснути в землю. Глибина внесення не є критичною, проте, вона повинна бути досить глибока; з таким завданням добре справляється обертається культиватор.
Розчин необхідно вводити для зниження актівностіуреази. Струмінь повинна проходити на 30-38 см. Багаторазове внесення даної суміші, також працює ефективно. Однак необхідно дотримуватися правил внесення, щоб уникнути втрат азоту шляхом випаровування.
Інші азотні добрива не мають проблем втрати NH3. Випаровування NH3 відбувається тому, що уреаза розкладає сечовину до NH3 і CO2. NH3 розчиняється в воді, утворюючи амоній (NH4 +). CO2 знижує рН розчину. Амоній, що входить до складу нітрату, сульфату і фосфату амонію не випаровується. рН розчинів цих амонійних солей низький, так як азотна кислота, сірчана кислота і фосфорна кислота - це сильні кислоти, а NH4 ОН - це слабка основа. Сильна кислотна характеристика солей запобігає втраті NH3. CO2 - це більш слабка кислота, ніж NH3 - слабка основа; таким чином, кислотність зростає зі збільшенням CO2.
Оптимальний час для внесення азотних добрив залежить від:
1) оброблюваної культури,
2) характеристики споживання азоту,
3) текстури грунту,
4) кореневої зони,
6) кількості необхідного азоту.
Менеджмент по азоту є найбільш важливим для культур з неглибокою кореневою системою, що обробляються на піщаних ґрунтах, ніж культур з глибокою кореневою системою на суглинних грунтах. Максимальне споживання азоту відбувається в період бурхливого зростання. Пшениця, наприклад, має самий бурхливий ріст і відповідно максимальне споживання азоту в фазі виходу в трубку. Найбільшу частину або все азотне добриво потрібно внести досить рано, щоб мікроорганізми мали час на мінералізацію азотних добрив в нітрат, так щоб азот став доступний рослині. Знижені температури грунту уповільнюють процеси мінералізації, тому азотні добрива потрібно вносити як мінімум за 3 тижні перед посівом.
Найшвидше споживання азоту на кукурудзі відбувається в фазі від 8-листа до викиду волоті. Велика частина азоту повинна бути внесена за 2 тижні до фази максимального споживання, за умови, що цей азот знаходиться в доступній для рослини формі - у вигляді нітрату, або за 2 тижні, перш ніж сам посів зажадає азот. У разі зрошення, де практикується внесення азоту через воду, необхідно провести внесення за 2 тижні до періоду активного споживання азоту.
Втрати азоту при вимиванні і денітрифікації
Втрати азоту з грунту можуть проходити при:
1) вимиванні (вилуговування),
3) випаровування NH3.
Питання втрати NH3 розглянуто вище. Вилуговування - це процес вимивання розчинної нітрату з водою. Ґрунти з високою здатністю утримувати воду можуть акумулювати значну кількість води разом з нітратом.
Для грунтів з легкою текстурою, які мають високу здатність утримувати воду, азотне добриво може бути внесено безпосередньо перед посівом або в якості підгодівлі в період самого активного зростання. Внесення азоту має бути проведено вчасно, щоб уникнути вимивання в більш ніж коренева зона глибину. У районах, в яких в період вегетації кількість дощів невелика, відповідно, зазначена вище проблема не є актуальною. Але в районах з великою кількістю опадів час проведення підживлення є критичним.
Для грунтів з легкою текстурою, з поганою аерацією через підвищену зволоженості, дуже важливо внести більшу частину азотних добрив після того, як грунт підсохне. Якщо азот внесений перед сівбою - основний потенціал азоту втрачається внаслідок денітрифікації.
Для піщаних грунтів частина азоту може бути внесена з гербіцидом або зі стартовим добривом. Частину потрібно внести перед фазою максимального споживання азоту (як це обговорювалося вище).
Кількість вимивається азоту залежить від властивостей грунту і здатності утримувати воду. Поліпшення структури землі, безперечно зменшує кількість вимиваються нітратів. Коли макро-пори розроблені, вода може увійти в землю самопливом, переміщаючись через пори вертикально вниз, і поширюючись горизонтально. Вимивання відбувається по капілярах. Капілярний рух води переносить розчинний нітрат.
Стандартна оцінка вимивається нітрату може бути розрахована за наступною формулою:
d = 100a / Pv, де d - глибина вимивання, Pv - ємність (водовбірающая здатність), а - кількість промивних вод. Наприклад, якщо водовбірающая здатність суглинку становить 46% і 2.5 см води рухається уздовж кореневої зони, то нітрат переміститися на глибину 5.5 см. На піщаних грунтах з половинною водовбірающей здатністю, нітрат вимивається на глибину в 2 рази більше - 11 см.
Денітрифікація - це мікробний процес, за допомогою якого анаеробні грунтові бактерії (бактерії, здатні до життя без кисню повітря) землі утилізують (переробляють) кисень нітрату (NO3), для підтримування своїх життєвих процесів. Процес денітрифікації - це перетворення готового запасу нітрату в різні форми азоту, які можуть бути втрачені в атмосфері. Процес денітрифікації можна відобразити наступною схемою: 2NO3 → 2NO2 → 2NO → N2 O → N2
Різні грунтові ензими грунту супроводжують кожен вказаний крок. Грунтові бактерії виробляють ензими. Денітрифікація відбувається при нестачі кисню і достатній кількості СО2 і NO3 -. Газоподібні форми азоту - це NO, N2 O і N2.
Щоб зменшити потенційні втрати азоту внаслідок денітрифікації необхідно синхронізувати час внесення азоту з фазою максимального споживання азоту. Якщо азотні добрива доведеться вносити до фази максимального споживання азоту, ви можете використовувати сповільнювач нітрифікації, для відновлення азоту з добрива до нітрату.
Споживання і винос азоту культурами
У процесі вегетації поживні речовини витрачаються на освіту листя, зерен, стебел і т.п. Кількість азотних добрив, яке необхідно рослині, залежить від врожайності і кількості азоту, що виносяться з урожаєм.
Таблиця 1: Винесення азоту з урожаєм.
Винос азоту використовується для того, щоб показати, скільки його виноситься з грунту культурою. Вимога по азоту - це кількість азоту, споживаного рослиною для росту листя, стебел, коренів і зерна. Пожнивні залишки містять залишковий азот. Цей `органічний азот`будет` випущен`через якийсь час. Однак для No-Tillа необхідно додати кілька азотних добрив для більш швидкої переробки азоту в доступну форму. Тільки через 3-4 роки азот з пожнивних залишків після перегнивання стає доступним. В наслідок цього факту буде врахований при зниженні дози азотних добрив. Бобові культури використовують в більшій частині і `свой` азот, який може бути доступний і для сліду не бобових культур.
Таблиця 2. Кредити по азоту
Останній урожай бобових
Кредити по азоту кг / га
Тобто, значення кредиту можна відняти із загальної кількості необхідних азотних добрив.
У даній роботі розглянута функція азоту, як добрива і як поживної речовини для рослин. Азот необхідний для вирощування здорового і високоякісного врожаю. Кількість азоту, яке потрібно внести, залежить від багатьох чинників, таких як: залишковий нітрат в грунті, минулі / справжні врожаї бобових, споживання азоту культурою, потенціал врожайності, іммобілізація пожнивних залишків азотними добривами, ступінь мінералізації нітрату, органічна речовина грунту, ціна на зерно , рівень протеїну, рівень білка і інші показники якості врожаю.
Ефективність застосування добрива азоту, може бути вищою при правильному виборі джерела азоту. Існує багато ефективних способів внесення азотних добрив. Виходячи з часу, обладнання і інших складових, кращий метод внесення - це те, що ми взагалі можемо зробити. Зазвичай, азот, впорснути в землю, є найбільш ефективним методом, ніж інші методи внесення. Однак і всі інші методи внесення працюють добре. У статті представлені кілька показників для втрат азоту при вимиванні, денітрифікації та вивітрюванні.
Використання азотних добрив зростає, в той час як при використанні No-Tillнаблюдается наступне: якщо залишити пожнивні залишки на поверхні землі, то рівень органічної речовини спочатку може зменшитися, хоча надалі, обов'язково зросте. Це пов'язано з вивільненням азоту. Залишаючи на поверхні землі пожнивні залишки, ми тим самим зберігаємо вологу для майбутнього врожаю. Скористатися цим додатковим потенціалом чи ні - залежить тільки від Вас.