Значення азоту за вирощування сільськогосподарських культур (поради канадських експертів)

Азот є важливою складовою під час вирощування будь-якої культури.  Якщо спостерігається дефіцит aзоту, то це помітно зa виглядом посівів. Рослини мають блідо-зелений колір та схильність до хвороб. A це провокує нижчу врожайність і якість зернa.

У 2018 році в Західній Канаді було внесено понад 2 млн тонн цієї речовини. Азоту використовують більше, ніж всіх інших добрив разом узятих. Причиною цього є той факт, що за внесення азоту врожайність культур є більшою, ніж за одночасного внесення всіх інших речовин. Цікаву низку експериментів провели у Westco Fertilizer наприкінці 1990-х років. Це було багаторічне й багатопрофільне дослідження в центральній частині Альберти, під час якого намагалися максимально збільшити виробництво ячменю.

Добриво РКД BlauPhos NP APP 10:34

Нові рідкі комплексні добривa РКД BlauPhos NP APP 10:34 від УТК ХімAльянс

Добрива з різними поживними речовинами вносили на дослідні ділянки: на одну давали тільки азот, на другу — азот + фосфат тощо, доти, поки на фінальному графіку не було отримано азот, фосфор, калій, сірку і застосування мікроелементів широкого спектру.

Усі внесення було застосовано на рівнях, які були значно вищими, ніж рекомендаційні, але не токсичними.

Дослідження показало, що в середньому азот становить 82% від кінцевого виходу, за яким ідуть фосфор — 12%, калій — 3%, сірка — 2% і, нарешті, суміш мікроелементів — 1%. Пам'ятаючи, що це було дослідження впливу добрив нa урожайність ячменю в обмеженому географічному регіоні, можна вважати, що ці цифри можна було б використовувати сьогодні для більшості необслуговуваних полів у Західній Канаді.

Система удобрення азотом значно відрізняється від інших поживних речовин, тому що вона має багато внутрішніх циклів і проходить через низку вбудованих у неї механізмів втрати. На відміну від інших поживних речовин, азот також має безліч способів потрапляння в рослину. Він може надходити з атмосфери, з ґрунту або від внесення азотних добрив. Азот можна знайти в різних формах, кожна з яких веде себе по-різному. Це робить азот ключовим і найскладнішим елементом.

Багаторічні дослідження на багатьох полях в центральній Альберті спрямовувались на максимальне збільшення продуктивності ячменю. Поживні речовини вносили на серію ділянок, де підживлення однієї ділянки було лише азотом, наступна отримувала азот+ фосфор і так далі, поки кінцева ділянка не отримувала N, P, K, S та широкий спектр мікроелементів. Отримані врожаї показали, що азот сприяв збільшенню 82% кінцевого врожаю.

Щоб зрозуміти, як азот працює на полях, потрібно розуміти азотний цикл.

У повітрі, над кожним га сільгоспугідь, є близько 80 тонн азоту. В середньому для вирощування врожаю потрібно близько 70 кг/га. Але суть у тім, що жоден грам із цих 32 тонн азоту в повітрі недоступний врожаю без перетворення його в доступні для рослини форми.

Добрива Yara

Добрива Yara

Є три способи перетворення атмосферного азоту (N2) на доступний для рослин азот (NH4 + або NO2-). 

Перший — через атмосферну фіксацію. Величезна енергія блискавки руйнує молекули азоту, дозволяючи їхнім атомам з'єднуватися з киснем у повітрі, утворюючи оксиди азоту. Вони розчиняються в дощі, утворюючи нітрати або азотну кислоту, які переносяться на землю. Фіксація азоту в атмосфері становить 5—8% від загальної кількості фіксованого азоту. Це може бути від 5 до 23 кг/га щорічно.

Другий процес, який перетворює атмосферний азот на доступний для рослин — біологічна фіксація. Участь у даному процесі беруть бактерії, що є в наземному та водному середовищах. Ці організми мають спеціальний фермент, відомий як дінітрогеназа.

Бактерії перетворюють атмосферний азот на аміак, який може бути використаний для виробництва інших біологічних сполук.

Біологічна азотна фіксація вимагає енергії. Симбіотичні азотфіксуючі мікроорганізми — це азотфіксуючі бактерії, які живуть в безпосередній близькості від коренів рослин і можуть отримувати енергетичні матеріали з них. Симбіотичні взаємини між бактеріями, званими ризобії, та бобовими, наприклад, конюшиною і горохом, можуть забезпечити рослині велику кількість азоту і мати значний вплив на сільське господарство та навколишнє середовище.

Симбіоз між бобовими та азотфіксуючими ризобіями зустрічається на бульбочках коренів. Рослина забезпечує енергоносіями бактерії, що, своєю чергою, перетворює азот в атмосфері на аміак. Цей аміак переноситься від бактерій до рослини, щоб задовольнити рослинні потреби азоту в харчуванні для синтезу білків, ферментів, нуклеїнових кислот, хлорофілу тощо. У багатьох випадках ці відносини забезпечують потреби азоту в таких культурах, як горох, соя або квасоля. В такому випадку вміст азоту на га може досягати до 170 кг.

Добриво РКД BlauPhos NP APP 10:34

Нові рідкі комплексні добривa РКД BlauPhos NP APP 10:34 від УТК ХімAльянс

Третій спосіб отримання азоту з атмосфери — промислова фіксація. В останні десятиліття XIX ст. і на початку XX ст. було виявлено кілька процесів, які перетворювали атмосферний азот у сполуки азоту.

Метод, яким користуються найчастіше — процес Габера-Боша. Його було названо найбільшою інновацією XX ст. Він полягaє в тому, що використовується азот із повітря, водень і високий тиск для перетворення азоту на аміак у великих промислових масштабах. Цей процес поширений нa сучaсних зaводaх із виробництва азотних добрив.

Існує кілька способів втрати азоту з системи. До них належать випаровування, вилуговування і денітрифікація.

1. Випaровувaння  

Усі амонійні та аміачні добрива, включаючи гній, можуть випаровуватися через аміак. Одним із продуктів, який має великий потенціал втрат шляхом випаровування, є поверхнево нанесена сечовина. Дослідження, проведені в Університеті Манітоби, показали втрати від 38% до 46% азоту сечовини протягом п'яти днів за температури 25° C, а втрати за температурі 15° C — менш ніж 7%.

В інших дослідженнях без обробітку ґрунту були виявлені втрати азоту сечовини на 40% і 88% після семи днів в травні й липні відповідно.

2. Вилуговування

Відбувається, коли нітрат розчиняється у ґрунтовій воді та рухається разом із водою. Цей процес може вивести нітрат із зони вкорінення чи навіть у поверхневі або підземні води. Там він може виступати як забруднювач і завдавати шкоди навколишньому середовищу. Вилуговування нітратів зазвичай відбувається на грубих текстурованих піщаних ґрунтах після сильних дощів або зрошення. Втрати через вилуговування також можуть бути високими на осушених полях після сильних дощів, де присутні високі рівні нітратного азоту.

3. Денітрифікaція

Нітратний азот також може бути втрачений у результаті денітрифікації. Денітрифікація — біологічний процес, за якого певні класи мікробів використовують нітрат як джерело живлення. В анаеробних, затоплених умовах ці мікроби віднімають кисень у нітрату, щоб вижити. Через кілька етапів нітрат перетворюється на нітрит, оксид азоту та, нарешті, газоподібний азот. Закис азоту є парниковим газом, який оцінюється у 300 разів більше, ніж вуглекислий газ.

4. Іммобілізація

Одним з останніх механізмів втрати є іммобілізація. Це ще один біологічний процес, за якого мікроорганізми забирають азот із ґрунту, що дозволяє їм руйнувати або розкладати рослинні залишки. Наприклад, присутність великої кількості соломи або стебел кукурудзи в ґрунті призведе до процесів іммобілізації. Це тому, що ці рештки мають набагато більший вміст вуглецю, ніж азот.

В результаті іммобілізації придатні для рослин форми азоту в ґрунті стають недоступними для збільшення врожайності. Цей азот використовується мікроорганізмами в процесі розкладання соломи злаків або стебел кукурудзи. Як тільки солома зернових або кукурудзяні стебла сильно розклалися, іммобілізація припиняється і починається мінералізація. Так що насправді це не механізм втрат, а механізм затримки. Тобто, придатні для рослин форми азоту, такі, як амоній, знову стають доступними.

Процеси іммобілізації, як правило, не відбуваються, коли вирощуються бобові культури, такі, як горох або соя, тому що вони містять менше вуглецю в порівнянні з азотом. Мінералізація, ймовірно, буде домінуючим процесом, коли ці залишки стерні зібрані та внесені в ґрунт за допомогою його обробітку.

Джерело: Producer.com