ВМІСТ АЗОТУ В РОСЛИНІ ТА ГРУНТІ. АЗОТНІ ДОБРИВА

[6 Грудня, 2005 р.] | Рубрика: теоретичний матеріал

І.У. Марчук, В.М. Макаренко, В.Є. Розтальний, А.В. Савчук

Азот – інертний газ, який не підтримує горіння і дихання. За висловлюванням Лавуазье, азот – елемент “нежиттєвий”( в перекладі з грецької: “а” – заперечення, “зое” – життя). Незважаючи на це, за словами Д.М. Прянишникова, “вся історія землеробства в Західниій Європі свідчить про те, що головною умовою високих урожаїв є забезпечення рослин азотом”. Атмосфера на 4/5 складається з азоту. Над площею в 1 га в атмосфері міститься 70 тис. т азоту, однак безпосередньо для рослин він недоступний.

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 та інших азотистих органічних сполук у рослині, які істотно впливають 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 NO ₃ ^- та катіонів NH ₄ ⁺ та деяких найпростіших органічних сполук (простих амінокислот, легкорозчинних амідів).

Рослини здатні засвоювати і амідний азот сечовини, який надходить через коріння і листки після ферментативного гідролізу його до 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 (процес реутилізації), ознаки його нестачі спочатку виявляються на нижніх листках. Пожовтіння починається із жилок листка і поширюється до країв листкової пластинки. У разі значного і тривалого азотного голодування блідо-зелене забарвлення поступово переходить у жовтий, помаранчовий і червоний кольори, після чого листки всихають і відмирають.

У злакових культур за нестачі азоту послаблюється формування колосків, вони формуються коротшими та з меншою кількістю зерен.

Вміст азоту в грунті

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

Середній вміст гумусу і загального азоту в орному шарі грунтів України

Вміст мінеральних сполук азоту, які беруть участь у живленні рослин, незначний і становить всього 1-3%. Інша частина азоту (07-99%) міститься у формі складних органічних сполук – гумусових, білкових та інших недоступних сполуках, які в різних грунтах і з неоднаковою швидкістю в процесі мінералізації перетворюються на доступні форми NH ₄ ⁺ і NO ₃ ^- .

Ступінь забезпеченності рослин доступним азотом визнчають за вмістом його мінеральних форм (NH ₄ ⁺ , NO ₃ ^- ), а також легко- і лужногідролізованого азоту.

За середньої забезпеченості рослин рекомендована норма залишається без зміни, за високої - знижується на 25-30%, а за низької - підвищується на 25-30%.

Рівень забезпечення рослин азотом

Властивості азотних добрив та особливості іх застосування

Головне місце в асортименті азотних добрив, які виробляє хімічна промисловість України займають концентровані форми: сечовина, аміачна селітра, безводний аміак.

В основу класифікації азотних добрив покладено фізичні властивості (тверді, рідкі, порошкоподібні, гранульовані) та форми в них азоту. За останньою ознакою азотні добрива поділяють на: амонійні, аміачні, нітратні, амонійно-нітратні та амідні.

Сульфат амонію [(NH₄ )2SO₄] містить 20,5 -21% азоту і 24% сірки. Це кристалічна сіль білого кольору, добре розчинна у воді, має незначну гігроскопічність, майже не злежується, добре розсівається. Добриво фізіологічно кисле. Після внесення в грунт амоній поглинається грунтом, що обмежує його втрати:

Сульфат амонію найкраще застосовувати для основного удобрення і загортати на глибину розташування коренів на нейтральних і лужних грунтах. Вносять його під усі культури (особливо з родини хрестоцвітих та рис, які добре реагують на сірку).

Хлористий амоній (NH₄Cl) - побічний продукт під час виробництва соди. Це добриво містить 24-25% азоту і близько 67% хлору. Дрібнокристалічна, малогігроскопічна, розчинна у воді сіль білого або жовтуватого кольору. Добриво фізіологічно кисле, взаємодіє з грунтом аналогічно сульфату амонію. Враховуючи високий вміст хлору, це добриво краще вносити восени, щоб хлор за осінньо-зимовий період вимився у глибші шари грунту. Хлористий амоній не рекомендується застосовувати під культури чутливі до хлору (картопля тютюн, виноград).

Аміачні добрива

Безводний аміак (NH₃ )- містить 82% азоту. Отримують зрідженням газоподібного аміаку під тиском. За зовнішнім виглядом – це безбарвна рідина, яка на повітрі бурхливо кипить і швидко випаровується. Безводний аміак має високу пружність парів, тому його треба зберігати у спеціальній тарі, яка витримує високий тиск. Під час внесення в грунт перетворюється на газ, що розчиняється в грунтовому розчині й утворює гідроксид амонію (NH₄OH), йони якого обмінно та необмінно поглинаються грунтом.

Рідкий аміак застосовують під усі культури на всіх типах грунтів, а також під підживлення просапних культур. Щоб уникнути втрат азоту, вносять у добре вироблений грунт на глибину 10-18 см.

Під час внесення дотримуються встановленних правил техніки безпеки, оскільки це сильнодіюча отруйна речовина, яка у разі попадання на шкіру викликає опіки, а під час випаровування – обморожування.

Аміачна вода (водний аміак) (NH₄OH) – водний 25- і 20%-й розчин аміаку; випускається двох сортів із вмістом 20-16 % азоту. Це жовтувата рідина із запахом нашатирного спирту. Тиск пари над аміачною водою незначний, тому її можна зберігати у звичайних цистернах, однак герметичних та стійких проти карозії. Добриво біологічно кисле, може зазнавати нітрифікації. Вносять аміачну воду як основне удобрення та для підживлення просапних культур з обов`язковим загортанням у грунт.

Нітратні добрива

До нітратних добрив належать натрієва і кальцієва селітри, однак їх випускають у незначних кількостях.

Натрієва селітра (NaNO₃) містить 15-16% азоту. Це біла чи бурувато-жовта малокристалічна сіль, добре розчинна у воді. Має високу гігроскопічність, тому може злежуватися. Добриво фізіологічно лужне. При внесенні в грунт нітратний азот залишається в грунтовому розчині, а натрій поглинається грунтовим вбирним комплексом:

Ця форма азоту легко засвоюється рослинами, однак може вимиватися і втрачатися. Натрієву селітру краще вносити під час сівби та для підживлення на кислих грунтах під культури, чутливі до натрію (цукрові буряки та корнеплоди).

Каліцієва селітра [Ca(NO₃)₂] містить біля 17 % азоту. Отримують під час нейтралізації азотної кислоти вапном. У звичайному стані - кристалічна сіль білого кольору, добре розчинена у воді. Дуже гігроскопічна і навіть за нормальних умов зберігання швидко втрачає свої властивості (пливе). Для усунення цього недоліку її гранулюють, хоча це мало поліпшує ситуацію. Добриво фізіологічно лужне. Особливості застосування такі самі як і натрієвої селітри.

Амонійно-нітратні добрива

Аміачна селітра (NH₄NO₃) – одне з найпоширеніших азотних добрив. Містить 34% азоту (50% у формі NH 4 + і 50% у формі NO 3 - ). Отримують нейтралізацією азотної кислоти аміаком. Це фізіологічно слабкокисла сіль білого або кремового кольору, що легко розчиняється у воді. Випускають переважно у гранульованому вигляді. Після внесення в грунт амоній поглинається грунтовим вбирним комплексом, що знижує його рухомість, частково зазнає нітрифікації. Нітратна форма азоту утворює легкорозчинні солі, які можуть вимиватися в глибші шари грунту, тобто втрачатися. Ця властивість аміачної селітри обмежує її внесення для основного удобрення на легких грунтах.

Аміачну селітру вважають універсальним добривом. Її застосовують різними способами під усі культури. Вона є незамінним добривом для підживлення озимих і просапних культур та для внесення в рядки під час сівби. Працюючи з аміачною селітрою, треба пам`ятати, що це добриво вогне- і вибухонебезпечне.

Вапняно-аміачна селітра (NH₄NO₃ + CaCO₃) – аміачна селітра, нейтралізована вапняком. Вміст азоту ній становит 18-22%. Добриво дуже гігроскопічне, тому випускається у гранульованому вигляді, що знижує здатність злежуватися. Наявне в її складі вапно повністю нейтралізує кислотність нітрату амонію, внаслідок чого на кислих грунтах це добриво ефективніше, ніж аміачна селітра. Особливо ефективне під цукрові буряки, озиму пшеницю, конюшину та інші культури.

Амідні добрива

Сечовина (карбамід)(CO(NH₂)₂ )) – найбільш концентроване тверде азотне добриво з вмістом азоту 46%. Це кристалічна або гранульована речовина білого кольору, малогігроскопічна, майже не злежується під час зберігання, має високу сипучість, добре розсівається. Добувають добриво взаємодією аміаку з вуглекислим газом за температури 185-200°С і тиску 180-200 атмосфер:

2NH₃ + CO₂ = CO(NH₂)₂ + H₂O

У грунті під дією уробактерій, які виділяють фермент уреазу, сечовина швидко амоніфікується і перетворюється на карбонат амонію. Амонійна форма азоту вбирається грунтовим вбирним комплексом, що виключає втрати азоту та сприяє раціональному його використанню рослиною:

CO(NH₂)₂ + 2H₂O = (NH₄)2CO₃

Спочатку сечовина поводить себе як слаболужне добриво, тому вона також ефективна на кислих і слабокислих грунтах. Частина амонію під час вегетації може зазнавати нітрифікації, внаслідок чого утворюється незначна кількість нітратного азоту, який легко поглинається рослинами. За таких умов реакція змінюється і відбувається незначне біологічне підкислення.

Після засвоєння рослинами всього азоту від сечовини в грунті не залишається ні кислих, ні лужних залишків і реакція грунтового розчину не змінюється.

Останнім часом доведено, що органічна форма азоту сечовини може частково засвоюватися рослинами без попереднього перетворення на інші форми.

Сечовину можна застосовувати на всіх типах грунтів під усі культури. Крім того, це найкраще добриво для позакореневого підживлення озимих і ярих зернових куьтур. Внесення розчину сечовини навіть у підвищених концентраціях (1-5%), на відміну від інших азотних добрив, нес причиняє опіків у рослин і сприяє підвищенню вмісту білка та клейковини в зерні.

У тваринництві сечовину використовують як кормову добавку.

Умови ефективного використання азотних добрив

Для якнайефективнішого використання азотних добрив треба враховувати форму азоту в них (амонійна, аміачна, нітратна, амідна), взаємодію добрива з грунтом і біологічні особливості культури.

Завдяки добрій розчинності азотних добрив у воді, їх можна вносити до сівби, під час сівби та для підживлення, однак при цьому треба зважати на те, що амонійна форма азоту поглинається грунтом і не втрачається, а нітратна, навпаки, може легко вимиватися у глибші шари грунту, тобто виключатися із процесу живлення і забруднювати грунтові води. Недоліком амонійних добрив є значна фізіологічна кислотність. Вважають, що аміачна селітра і сульфат амонію ефективні тоді, коли одночасно з ними, відповідно, вносять 60-70 і 100-150 кг вапна. Однак вищі дози вапна можуть призводити до втрат азоту у формі аміаку.

Усі нітратні азотні добрива (селітри) фізіологічно лужні. Вони сприяють зниженню кислотності грунту. З огляду на високу рухомість йонів NO₃ - у грунті, їх краще вносити під час сівби та для підживлення.

Існує така закономірність: аміачні та амонійні добрива застосовують на нейтральних грунтах, нітратні – на слабокислих, причому на початку вегетації ефективніша нітратна форма азоту, а у другій половині вегетації – амонійна.

Рідкі азотні добрива найефетивніші при внесенні їх під глибоку оранку. Перед сівбою добрива вносять за наявності вологи у верхніх шарах грунту, після чого їх обов`язково загортають у грунт.

Ефективність азотних добрив значно підвищується за високої забеспеченості рослин фосфором і калієм.

Азотні добрива передусім вносять під найцінніші культури: озимі зернові, кукурудзу, цукрові буряки, льон, картоплю, соняшник, плодові й овочеві культури. Норма азоту для різних культур залежить від способу внесення добрива, родючості та вологості грунту, величини запланованого врожаю, попередника. Чим вищий запланований врожай і нижча родючість грунту, тим більше азотних добрив треба вносити.

Як вже зазначалося, найпоширенішими серед азотних добрив є аміачна селітра і сечовина. Однак слід пам`ятати, що аміачна селітра – добриво фізіологічно кисле і половина азоту в ній міститься у нітратній формі, яка при основному внесенні за осіньо-зимовий період може втрачатися. Це добриво вогне- і вибухонебезпечне. Сечовина більш концентрована, з грунту не втрачається, має м`якшу фізіологічну реакцію, добре розчиняється у воді, не гігроскопічна, не злежується, добре розсівається. Позитивним є те, що азот із сечовини засвоюється поступово і не залишає в грунті побічних речовин. Це добриво всебічного використання.

Ефективним заходом для зниження втрат азоту та усунення можливого забруднення продукції рослинництва є застосування інгібіторів нітрифікації.

Усі рідкі азотні добрива треба вносити із наступним загортанням у грунт. Під час роботи з цими добривами слід дотримуватися правил техніки безпеки.