Головна / Харчування рослин азотом
Азот (N) - найбільш важливий елемент не тільки в житті рослин, а й усього органічного світу, починаючи від вірусів і найпростіших мікроорганізмів і кінчаючи високоорганізованим тваринами і людиною. Хоча азот міститься в рослинах в порівняно невеликих кількостях (0,5-4% сухої речовини), він являє собою найважливіший біологічний елемент, так як є обов'язковою складовою частиною всіх білків і амінокислот, хлорофілу, алкалоїдів, фосфатидів, багатьох вітамінів, глікозидів, гормонів та інших біологічно активних сполук. Всі ферменти, що каталізують процеси обміну речовин в рослинах, - білкові речовини, тому недостатнє постачання рослин азотом послаблює утворення білків-ферментів. Це призводить до уповільнення процесів біосинтезу, обміну всіх груп хімічних сполук і різкого ослаблення інтенсивності фотосинтезу - основного процесу, в результаті якого можливо життя всіх рослин, тварин і людини на Землі. Унікальне значення азоту визначається також і тим, що без нього неможлива побудова білків і нуклеїнових кислот, що визначають передачу спадкової інформації у всіх живих організмах.
Ефективність азотного харчування обумовлюється формами азотних сполук і умовами їх застосування. У нейтральному середовищі зазвичай краще проявляється дію аміачного азоту, ніж нітратного. Калій і натрій сприяють більшому поглинанню нітратів, кальцій і магній забезпечують краще засвоєння аміаку рослинами. Для синтезу органічних речовин рослини використовують аміачний азот швидше, ніж азот нітратів. Перевага аміачного харчування в порівнянні з нітратних в тому, що аміачний азот варто ближче до продуктів синтезу азотовмісних речовин в рослинах. Для синтезу амінокислот потрібно відновна форма азоту. Нітрати, перш ніж стати безпосередніми продуктами синтезу амінокислот і білків, повинні бути відновлені всередині рослин до аміачного азоту. При наявності достатньої кількості вуглеводів в рослинах нітрати відновлюються вже в коренях.
Процес ферментативного відновлення нітратів в рослинах йде завдяки окисленню вуглеводів. Нітрати відновлюються до аміаку за допомогою ферментів, які представляють собою металлофлавопротеіди. Для них необхідні такі елементи, як молібден, мідь, залізо, марганець, особливо важливий молібден.
Аміачний азот, що надійшов в рослини або утворився в них в результаті відновлення нітратів і нітритів, не накопичується в них. Накопичення аміачного азоту може шкодити рослинам тільки в молодому віці.
У житті рослини велику роль відіграє процес утворення амінокислот прямим амінування кетокислот. Амінокислоти здатні передавати свої амінниє групи кетокислоту; в цьому випадку протікає реакція переамінування, тобто аминогруппа амінокислот переходить в кетокислоту і в результаті утворюються амінокислоти. Переамінування особливо важливо для синтезу білків, а також для процесу дезамінування амінокислот, коли йде утворення кетокислот і аміаку.
Отримані таким чином кетокислот в рослинах беру участь в утворенні вуглеводів, жирів і інших речовин. Аміак бере участь в утворенні амінокислот в результаті прямого амінування кетокислот, які виходять з вуглеводів. Крім того, з аміаку утворюються аміди амінодікарбонових кислот - аспаргін і глютамин. В результаті цього процесу відбувається знешкодження аміаку при рясному аміачному харчуванні і при нестачі в рослинах вуглеводів, а також при його накопиченні в процесі дезамініровнія амінокислот.
В окремих рослинах (щавель, осока, хвощ та ін.), В яких накопичується значна кількість органічних кислот, аміак може знешкоджувати завдяки освіті амонійних солей. Наприклад, взаємодія аміаку з щавлевої кислотою дає щавлевокислий амоній. Крім того, можливо знешкодження аміаку при утворенні в рослинних тканинах сечовини.
Поряд з синтезом білків в рослинах йдуть процеси їх розпаду через амінокислоти до аміаку. Таким чином, з одного боку, аміак, поглинений рослиною або утворився в результаті відновлення нітратів, служить первинним вихідним матеріалом для синтезу білків, з іншого боку, - кінцевим продуктом розпаду білків.
Процеси азотного обміну речовин відбуваються протягом усього зростання і розвитку рослин. Характер їх залежить від виду і віку рослин, умов середовища, зокрема умов харчування. та інших факторів. У молодих рослинах синтез білків значно переважає над їх розпадом.
Дослідження, здійснені за допомогою ізотопу 15N, показали, що в молодих рослинах азот білка оновлювався повністю всього за три дні, а в старих листках оновлювалося лише близько 12% білкового азоту за 12 днів.
Ставлення рослин до аміачним і нитратному харчування залежить від їх забезпеченості вуглеводами. Рослини, які містять малий запас вуглеводів в насінні, наприклад буряк, значно гірше переносять надлишок аміаку, ніж нітратів. Картопля, в бульбах якого великий запас вуглеводів, здатний переносити високі дози аміаку. Таким чином, для нормального росту і розвитку рослин потрібні певні умови їх харчування як нітратних, так і аміачним азотом.
Зі зниженням температури спостерігається більш сильне зниження поглинання рослинами азоту окислювальних форм добрив в порівнянні з відновними. При цьому в коренях рослин накопичуються нітрати внаслідок інгібування процесів їх відновлення і пересування в надземні органи. В умовах зниженої температури при аміачному харчуванні процеси синтезу амінокислот протікають більш інтенсивно, ніж при нітратного, коли більше накопичується вуглеводів.
На поглинання корінням аміачних або нітратних іонів впливає також аерація і величина рН навколишнього розчину. З ростом вихідного рН поглинання корінням нітратів зменшується, а амонію - зростає, при будь-якому рН коріння більше поглинають NH4 +, ніж NO3 +. Аерування підсилює поглинання іонів амонію і не впливає на поглинання нітратів.
Величина засвоєння рослинами азоту добрив при низькому вмісті рухомих форм фосфору і калію менше на 10-15%, ніж при внесенні фосфорних і калійних добрив.
Використання азоту добрив рослинами залежить від термінів їх застосування. Так, на дерново-підзолисті грунті при внесенні азотних добрив в фази виходу в трубку і колосіння пшениця використовує 45-50% міченого азоту, а в фазу молочної стиглості - трохи більше 10%.
Цілком Зайнятий неорганічний азот в певній послідовності включається в синтез азоторганіческіх з'єднань - спочатку утворюються більш прості, потім більш складні з'єднання (конституційні і запасні білки). При фосфорному голодуванні швидкість включення азоту в азотисті фракції помітно знижується, при цьому гальмується його поглинання і пересування в надземні органи.
В умовах нестачі кисню нітратний азот використовується тільки в процесі синтезу білка. В аеробних умовах перевага має аміачний азот, що особливо важливо при виборі асортименту азотних добрив для грунтів, забезпечених в різного ступеня киснем.
При внесенні в грунт азотних добрив рослини краще і більше засвоюють азот самого грунту. Це обумовлено мобілізацією азоту органічної речовини грунту, в результаті чого він стає більш доступним рослинам.
На добре окультурених дерново-підзолистих грунтах більше надходить в рослини азоту з самого грунту, ніж на слабоокультуренних, що важливо при розробці прогнозу ефективності доз добрив для грунтів різного рівня родючості.
Поряд з використанням рослинами азоту добрив частина його закріплюється в грунті в органічній формі, а також втрачається у вигляді газоподібних сполук. Такі процеси відбуваються в основному в перші 20-30 днів, коли азот ще не повністю використаний рослинами і піддається інтенсивному впливу гетеротрофних мікроорганізмів, а також нитрифицирующих і денитрифицирующих бактерій. Як правило, закріплення азоту в органічній формі з нітратних добрив менше, ніж з аміачних і сечовини. Втрати ж, навпаки, зростають при використанні нітратних добрив. На кислих грунтах, в яких накопичуються нітрати, втрати внесеного азоту можуть досягати 55%. Можливі втрати азоту при фотоокислення органічної речовини, а також завдяки біологічної денітрифікації. В результаті процесу окислення - нітрифікації аміаку втрати азоту з грунту спостерігається навіть в нейтральній і слабощелочной середовищі.
Під впливом негуміфіцірованного органічної речовини - клітковини і інших вуглеводів втрати азоту добрив з грунту скорочуються в 2-3 рази. При відношенні вуглецю органічної речовини до азоту добрив, рівному 30, втрати азоту добрив з надлишком компенсуються його фіксацією.
Один їх шляхів зниження втрат азоту - застосування інгібіторів, що вибірково діють на нитрифицирующие мікроорганізми. Втрати азоту добрив знижуються в 1,5-2 рази при внесенні їх разом з інгібіторами, причому в 2 рази зростає закріплення азоту в органічній речовині грунту.
Повноцінне азотне живлення при забезпеченості іншими елементами, особливо фосфором і калієм, сприяє поліпшенню росту і розвитку рослин. У той же час посилене азотне живлення при нестачі фосфатного і калійного дуже часто призводить до нерівномірності дозрівання культур, їх вилягання, зниження опірності до грибних хвороб і несприятливих кліматичних умов. У таких випадку необхідно забезпечити рослини фосфором, калієм, а також окремими мікроелементами. Раціональне застосування азотних добрив на фоні фосфорно-калійних і високої агротехніки забезпечує оптимальний розвиток сільськогосподарських рослин і в результаті - отримання високих врожаїв хорошої якості.