Формула баланса азота: (Nудобрений + Nсемян + Nбиолог. ) – (Nраст.вынос + Nгазообр.)
Общий запас азота в почве и тем более содержание в ней минеральных соединений азота постоянно изменяется в связи с расходованием азота, с одной стороны, и его пополнением - с другой.
Расходование азота из почвы происходит в рез-те использования его растениями и выноса с урожаем, а также вследствие непроизводительных потерь его из-за эрозии, вымывания и денитрификации.
При водной и ветровой эрозии вместе с частицами почвы уносятся и находящиеся в ней гумусовые вещества, что приводит к обеднению почвы гумусом и общим азотом. Вымывание нитратов из почвы осадками и дренажными водами - распространённое явление. Нитратный азот не образует в почве каких- либо малорастворимых солей и не поглощается отрицательно заряженными почвенными коллоидами.
В основном потери азота из почвы происходят в газообразной форме в рез-те денитрификации.
Применение азотных удобрений имеет решающее значение в повышении урожаев с/х к-р на большинстве почв нашей страны. Установлено, что каждая тонна азота МУ даёт дополнительно 10-15 т зерна, 20-30 т сена луговых трав, 30-40 т корней сахарной свёклы, около 2 т льноволокна и 5-6 т хлопка-сырца. Азотные удобрения не только повышают урожай, но и улучшают его качество, увеличивают содержание белка в зерне и кормовых продуктах. Особенно эффективны азотные удобрения в обеспеченных влагой районах Нечернозёмной зоны, на бедных азотом д-п почвах. Высокоэффективны азотные удобрения также на серых лесостепных почвах и выщелоченных чернозёмах западных областей.
На д-п и серых лесных почвах внесение РК удобрений без одновременного внесения азотных удобрений, как правило, не даёт существенного эффекта. На этих почвах около 60% общей прибавки урожая, получаемой от минеральных удобрений, падает на долю азотных удобрений. При движении с севера на юг и с запада на восток, т.е. в районах недостаточного увлажнения, эффективность азотных удобрений снижается.
В степных южных районах на мощных, обыкновенных и южных чернозёмах вследствие большого содержания в этих почвах азота и недостатка влаги, и особенно на каштановых и светло-каштановых почвах засушливых областей юго-востока, прибавки урожая от азотных удобрений ниже, чем в обеспеченных влагой районах Нечернозёмной и Лесостепной зон. Однако при проведении мероприятий, способствующих накоплению и сохранению влаги на полях (снегозадержание, своевременная зяблевая вспашка и др.), умеренные нормы удобрений вполне эффективны и в этих районах. Эффективность азотных удобрений в степных районах юга и юго-востока значительно возрастает при орошении. Применение азотных удобрений- важнейшее условие получения высоких урожаев всех культур.
Азотные удобрения дают высокие прибавки урожая в увлажнённых районах Северного Кавказа и в субтропических районах.
Особенность баланса азота заключается в его высокой подвижности. Азот – это биогенный элемент имеющий природные источники пополнения его запасов в почве. Потребность растений в питании этим элементом – большая. Проблемы связанные с круговоротом и балансом азота в системе почва-растение–удобрение.Проблемы:1)Количественная и качественная оценка статей прихода/расхода азота баланса.2) Разработка приемов снижения потерь азотных удобрений в окружающую среду(повышения эффективности использования удобрений).3)Разработка точных методов по определению размеров накопления азота симбиотического и свободно живущими азотобактериями.4)Изучение механизма процесса денитрификации в полевых условиях, количественное значение этих процессов.5)Разработка мероприятий по предотвращению загрязнения грунтовых вод азотными удобрениями.6)Разработка методов контроля ПДК в товарной продукции.
При любой системе удобрений нельзя рассчитывать на высокий урожай при дефицитном балансе азотом.
Азот – один из основных элем, необх для растен. Он входит в состав всех простых и сложных белков, которые явл-ся главной состав частью цитоплазмы растит клеток, и сос-в нуклеиновых кислот (РНК и ДНК), играющ исключит важную роль в обмене ве-в в организме. Азот содержится в хлорофилле, фосфатидах, алколоидах, ферментах и во многих других орган ве-вах растит клеток. Главным источн азота для питан растен служат соли азотной кислот и соли аммония. Азот, поступ в раст в минер ыормах, проход сложн цикл превращ, конечн этапом котор явл включен его в состав белковых молекул. Белки синтез из аминокисл,котор, в свою очередь, образ при взаимод аммиака с кетогруппой соответ орган кислот (аминирование). Непосред аминир с помощ ферментов подверг кетакорбоновые кислоты – пировиноградная, щавелевоуксусная, α-кетоглутаровая и др, образ в растен при распаде углеводов, в процессе анаэроб дыхан. Прямое аминиров кетокислот аммиаком – основн путь синтеза аминокисл в растен. Для азота аминокислот необход восстан форма азота. Нитраты и нитриты неспособ вступать в реакц с кетогруппами орган кабоновых кислот, и для образов соответ аминокислот они предварит восстан в тканях растен до аммиака. Основн источн доступн N – газообраз N из атмос и нитратн и аммоничный N из почвы.
Редукция нитратов – двухступ процесс:
NO-3 2ẽ→ NO-2 6ẽ→NH3. на первом этапе происход превращ нитрата в нитрит. Р-ция катализир молибдофлавопротеиновым ферментом – нитратредуктазой. Следующ стадия редукционного процесса катализируется простым белком – ннитритредуктазой. В рез-те процесса редукции образуются ионы ОН-; таким образом регулируется уровень кислот в клетке: NO-2 + 6Н+ +6е-→ NH3+Н2О+ ОН-. Нитратн азот способен накапл в растен, не причин им вреда, в значит кол-вах. Содер нитрат в кормах, овощах и других растит продукт выше определ предела вредно дейст на орган животн и челов, потребл такие прод. Аммиак в свободном виде содерж в высших растен обычно в незначит кол-ах; чрезмерн накопл его, особенно при недостат углевод, ведет к отравл растен. При достат кол-ве углеводов аммиачн азот, поступ в растен из почвы и образов при восстан нитратов, присоед к органич кетокислот(щавелевоуксусной, кетоглутаровой) и фумаровой, образ первич аминокислоты – аспарагиновую и глутаминовую. Реакц построен этих аминокисл протек в две фазы. На первой фазе из аммиака и кетокислоты образуются иминокислота и вода, на второй иминокисл восстан до аминокислоты.
60% общего выхода навоза приходится на БН. В зависимости от технологии его удаления на фермах с бесподстилочным содержанием животных получают полужидкий навоз ( влажность 90%), жидкий ( влажность 90-93%), и навозные стоки (влажность более 93%).Удаление навоза осуществляют г.о. 3 способами:
1. С применением транспортёров различных систем; (влаж. до 92%).
2. По самотёчным сплавным каналам (гидросплав); (влаж. до 92%).
3. С использованием гидросмыва, (влаж. более 92%).
Содержание воды в БН свыше 92% нежелательно, т.к. объём при этом значительно возрастает.
В БН на долю аммиачного азота приходится 50-70% от общего его содержания, нитратного -3-8, органического ~25-45%. Аммиачный азот представлен аммиаком, мочевиной и карбонатом аммония. В течение нескольких дней более 90% мочевины переходит в аммиак и угольную кислоту. Содержание свободного аммиака не превышает 5-10%. Фосфор представлен г.о. органическими соединениями (фосфатидами и нуклеопротеидами) и используется растениями лучше, чем из минеральных фосфорных удобрений. Почти весь калий находится в жидкой его фракции и легко доступен растениям. При естественном отстаивании БН доля твёрдой фракции составляет до 10-15% (при содержании в ней сухой массы 20-25%), а при механическом – до 30-40% (при содержании сухой массы 20-35%). Чем выше степень разбавления водой БН, тем большая часть питательных веществ переходит в жидкую фракцию. При одинаковой влажности гомогенизированный (перемешанный) БН свиней содержит, как правило, больше N,P,Ca и примерно в 1,5-2 раза меньше калия, чем навоз КРС. БН КРС имеет в среднем рН 7,8, а свиней – рН 6,8. В БН более узкое соотношение между углеродом и азотом по сравнению с ПН (КРС- 8-10:1, а свином – ещё меньше).В твёрдой фракции это соотношение равно 14-20:1, а в жидкой -4-8:1. Величина указанного соотношения имеет большое значение для возможности восполнения запаса гумуса в почве. Органическое вещество БН интенсивно минерализуется в почве. По обобщённым данным по действию на воспроизводство гумуса составляет 60% от ПН при эквивалентных количествах орг.вещества. Твёрдая фракция минерализуется значительно медленнее, чем гомогенизированный навоз, и особенно его жидкая фракция.
Внесение БН навоза на поля можно осуществлять по следующим технологическим схемам: прифермское хранилище – трубопровод – дождевальная установка – поле; прифермское хранилище – дождевальная установка – поле; прифермское хранилище – трубопровод – полевое хранилище – дождевальная установка; разделение навоза на твёрдую и жидкую фракции. Первая вносится , как подстилочный навоз, а вторая – по одной из указанной схем.
В районах, где имеется торф, приготавливают торфонавозные компосты.
БН также запахивают с измельчённой соломой, оставленной на поле после уборки, или с предварительно разбросанным торфом.
При дождевании БН предварительно в смесительной камере разбавляют водой в 8-10 раз в вегетационный период и в 2-3 раза – во вневегетационный.
БН можно применять в качестве подкормок с\х культур.
Целесообразнее применение внутрипочвенного внесения навоза специальными машинами ( потери азота составляют не более 2-5%).
Дозы БН (92% влажности, содержание азота около 0,3%) в зависимости от вида с\х культур и их урожайности могут составлять от 30-50(под зерновые) до 100-150 т\га ( под высокоурожайные пропаш.культуры).
Внесение БН не рекомендуется проводить с использованием цистерн-разбрасывателей для подкормки озимых и яровых зерновых культур и под 1-й укос многолетних трав первого года пользования ввиду возможного сильного механического повреждения посевов, а также образования навозной корки при применении гомогенизированного удобрения. В данном случае лучше проводить дождевание посевов жидкой фракции БН. По сан.-гиг. соображениям не разрешается применять БН навоз под овощные культуры.
Поглощение питательных веществ растениями зависит от: особенностей растения, свойств почвы, в том числе от уровня потенциального плодородия, прежде всего связанного с органическим веществом, отмех, состава, температуры, влажности, аэрации, реакции и концентрации почвенного раствора, освещенности и т.д.
Концентрация почвенного раствора.
Является важным фактором внешней среды. При недостаточной концентрации питательного раствора растения растут и страдают от недостатка элементов минерального питания. Повышенная концентрация питательного раствора также неблагоприятно действует на рост и может вызвать угнетение растений. Оптимальная концентрация питательного раствора (та, при которой в данных условиях обеспечивается наибольшая продуктивность растений) сильно варьирует и постоянно изменяется в различные периоды онтогенеза для данного вида и сорта. В естественных условиях концентрация почв.раствора незасоленных почв колеблется от 0,02 до 0,2%. Лучше усваиваются ионы элементов питания из растворов умеренно повышенных концентраций. Повышение концентрации солей в растворе увеличивает его осмотическое давление и затрудняет поступление воды и пит.веществ в растение.
Соотношение макро – и микроэлементов в пит.среде.
При питании растений из раствора более существенную роль играет не концентрация, а соотношение элементов и их взаимное влияние. В случае резкого избытка любого элемента питания защитная реакция растений может проявиться в увеличении поглощения других элементов. Таким образом, одни и те же ионы положительно или отрицательно могут действовать на поглощение других. При этом направленность действия изменяется в зависимости от условий. Синергизм – поглощение одних ионов стимулирует поглощение других. Антагонизм – ионы обладающие сходными хим. свойствами и радиусом конкурируют за место на поверхности корня.
Влажность почвы.
Содержание влаги является необходимым условием нормального развития растений и оказывает большое влияние на поступление в них элементов питания. При дефиците влаги усвоение растением элементов питания затрудняется. Отрицательное влияние избыточной влажности почвы на поглощение элементов питания может проявиться в одностороннем повышении доступности некоторых ионов, накопление которых достигает токсичного уровня.
Аэрация и питание растений.
Аэрация почвы резко меняет интенсивность поглощения пит.веществ растениями. Процесс поглотительной деятельности корней у большинства с/х культур может осуществляться только в условиях достаточной аэрации. Исследованиями установлена неодинаковая чувствительность к условиям аэрации при поглощении элементов питания, а именно: К<Са<Мg<N<Р.
Тепло и питание растений.
Все проявления жизни растений возможны только в известных пределах температуры. Для большинства растений благоприятная температура воздуха 15 -30 0С. При пониженных температурах (10-11 0С) затрудняется использование растениями фосфора. Поступление азота ухудшается при температуре 5 – 6 0С. В условиях оптимального минерального питания температура около 5 – 6 0С является критической для поступления основных элементов питания в растения. Низкие температуры (ниже +10 0С) тормозят поступление всех минеральных элементов в корни. Скорость поглощения элементов минерального питания возрастает с повышением температуры до определенного предела, неодинакового для разных растений.
Свет.
Растения начинают поглощать элементы питания при первых же лучах солнца. В случае затемнения снижается интенсивность фотосинтеза и поглощение питательных веществ корнями. При отсутствии света в течение длительного времени поступление элементов питания в растения полностью прекращается.
Реакция почвенной среды.
Реакция почвенной среды оказывает косвенное и прямое влияние на растительный организм. При косвенном среда влияет не на само растение, а на условия, от которых зависит его нормальное состояние. Среди этих условий влияние рН на доступность растениям элементов питания, проявление токсических свойств отдельных элементов в высоких концентрациях. В кислой среде увеличивается количество доступных для растений форм железа, марганца, кобальта меди и уменьшается количество доступных форм фосфора, молибдена, ванадия. Лучшей для роста и продуктивности большинства с/х растений является слабокислая реакция среды рН-6,5
Приемы регулирования поступления элементов питания в растения:
Внесение минеральных удобрений
Солнечная радиация, температура
Влажность почвы и воздуха
Концентрация СО2 в почвенном растворе
Внесение извести.