Азот - один из наиболее широко распространенных элементов в природе. Основными его формами на Земле являются связанный азот литосферы и газообразный молекулярный азот атмосферы, составляющий около 76 % воздуха по массе. Однако молекулярный азот атмосферы не усваивается высшими растениями. В почве сосредоточена лишь минимальная часть литосферного азота и только от 0,5 до 2 % почвенного азота доступно растениям. Этот азот представлен в форме NO-3 и NH+4-ионов.

Ионы NO-3 подвижны, плохо фиксируются в почве и легко вымываются почвенными водами в более глубокие слои почвы и водоемы. Содержание нитратов в почве возрастает весной, когда создаются условия, благоприятные для деятельности нитрифицирующих бактерий. Катион NH+4 менее подвижен, хорошо адсорбируется отрицательно заряженными частицами, меньше вымывается осадками.

Запасы азота в почве могут пополняться разными путями. При возделывании сельскохозяйственных культур вносят в почву минеральные и органические азотные удобрения. В естественных условиях основная роль принадлежит специализированным группам микроорганизмов. Это азотфиксаторы, усваивающие молекулярный азот атмосферы, а также почвенные бактерии, способные переводить в форму NO-3 и NH+4-ионов органический азот растительных и животных остатков.

Процесс превращения органического азота почвы в NH+4-ионы называется аммонификацией. Она осуществляется гетеротрофными микроорганизмами по схеме:

органический азот RNH2 + H2O ® NH3 + ROH

NH3 + H2O ® NH+4 + OH-

Биологическое окисление NH+4 до NO-3, то есть нитрификация - это двухступенчатый процесс, осуществляемый двумя группами автотрофных бактерий: Nitrosomonas и Nitrobacter. Nitrosomonas окисляют аммиак до азотистой кислоты:

2 NH3 + 3O2 ® 2HNO2 + 2H2O,

а Nitrobacter окисляют азотистую кислоту до азотной:

2HNO2 + О2 ® 2HNO3

Биологическая азотфиксация

Газообразный азот может превращаться в доступные для растений соединения в ходе химической и биологической азотфиксации. Химическое связывание N2 в форме NO-3 и NH+4-ионов в небольших размерах происходит в результате фотохимических процессов и электрических разрядов в атмосфере. Сейчас налажено промышленное производство азотной кислоты и аммиака из азота воздуха.

Однако основная масса азота, содержащегося в населяющих нашу планету живых организмах, своим происхождением обязана деятельности микроорганизмов, способных ассимилировать молекулярный азот атмосферы, восстанавливая его до аммиака. Этот процесс называется биологической азотфиксацией.

Микроорганизмы, осуществляющие биологическую азотфиксацию, разделяют на свободноживущие и живущие в симбиозе с высшими растениями. Группа свободноживущих азотфиксаторов включает бактерии родов Azotobacter, Beijerinckia, Clostridium, а также фотосинтезирующие бактерии и некоторые виды цианобактерий - сине-зеленых водорослей. Все они гетеротрофы и нуждаются в углеводном источнике питания. Бактерии родов Azotobacter и Beijerinckia поселяются на поверхности корней высших растений и используют корневые выделения. Заселение цианобактериями рисовых полей увеличивает урожай риса примерно на 20 %. Однако сельскохозяйственное значение свободноживущих азотфиксаторов невелико. В умеренном климате ежегодная фиксация ими азота составляет не более 20 - 40 кг азота на гектар.

К группе симбиотических азотфиксаторов относятся бактерии рода Rhizobium, образующие клубеньки на корнях бобовых растений и фиксирующие, в среднем, от 100 до 400 кг азота на га. Большое значение в природе имеют некоторые лишайники, представляющие собой симбиоз гриба и азотфиксирующих цианобактерий. Они развиваются в субарктических зонах, на скалах и других бесплодных участках, являясь, таким образом, пионерами заселения суши. В настоящее время насчитывается около 190 видов растений разных семейств, способных симбиотически усваивать азот. К их числу относятся некоторые деревья и кустарники: ольха, восковница, лох, облепиха и другие.

Инфицирование растения-хозяина начинается с проникновения бактерий рода Rhizobium в клетку корневого волоска. Затем бактерии мигрируют в клетки коры и вызывают интенсивное деление инфицированных клеток, что приводит к образованию клубеньков на корнях. При этом сами бактерии превращаются в бактероиды, которые в 40 раз больше по объему исходной бактерии.

Молекула азота (NN) химически инертна. Для разрыва трех ее ковалентных связей в химическом процессе синтеза аммиака требуются катализаторы, высокие температура и давление. Биологическая фиксация азота осуществляется при невысокой температуре и нормальном давлении, что свидетельствует об очень высокой эффективности участвующего в этом процессе фермента нитрогеназы. Фермент состоит из двух компонентов: высокомолекулярного (200-250 кДа) Mo, Fe-белка и низкомолекулярного (50-70 кДа) Fe-белка. Субстрат N2 связывается и восстанавливается на Mo, Fe-белке, а Fe-белок служит переносчиком электронов от ферредоксина на Mo, Fe-белок. Реакция сопряжена с гидролизом АТФ. Для восстановления N2 до NH3 требуется 6 электронов, которые расходуются в три этапа:

2`e + 2H+ 2`e + 2H+ 2`e + 2H+

NN ¾¾¾® HN = NH ¾¾¾® H2N - NH2 ¾¾¾® 2 NH3

Поскольку нитрогеназный комплекс разрушается в присутствии кислорода, у азотфиксирующих микроорганизмов используется ряд механизмов для его защиты. У Rhizobium эту функцию выполняет гемсодержащий белок легоглобин или леггемоглобин, обладающий очень высоким сродством к кислороду. Он синтезируется клетками растения-хозяина и встраивается в мембрану бактероида. Функционирующий в бактероидах цикл Кребса служит источником субстратов для окисления в электрон-транспортной цепи, осуществляющей синтез АТФ, обеспечивает нитрогеназу электронами через ферредоксин, поставляет a-кетоглутаровую кислоту, которая, реагируя с NH-4, образует глютаминовую аминокислоту, транспортируемую затем в клетки растения-хозяина.

Редукция нитрата

В органические соединения включается только аммонийный азот, поэтому ионы нитрата, поглощенные растением, восстанавливаются в клетках до аммиака. Редукция нитрата в растениях осуществляется в два этапа. Сначала происходит восстановление нитрата до нитрита, сопряженное с переносом 2 электронов и катализируемое ферментом нитратредуктазой:

NO-3 + НAД(Ф)Н + Н+ ¾¾¾® NO-2 + НАД(Ф)+ + Н2О

Грибы и зеленые водоросли в качестве донора электронов используют восстановленный никотинамидадениндинуклеотидфосфат восстановленный (НАДФН). У высших растений фермент имеет сродство к никотинамидадениндинуклеотиду восстановленному (НАДН), который образуется в ходе реакций гликолиза и цикла Кребса.

Нитриты, образующиеся на первом этапе редукции нитратов, быстро восстанавливаются до аммиака ферментом нитритредуктазой. Она в качестве донора электронов использует восстановленный ферредоксин:

NO-2 + 6 Фдвосст. + 8 Н+ ¾¾¾® NH+4 + 6 Фдокисл. + 2 Н2О

Обе эти реакции происходят в листьях и корнях. В зеленых частях растения нитритредуктаза локализована в хлоропластах. Восстановитель ферредоксин получает электроны прямо из фотосинтетической электронтранспортной цепи. В корнях нитрит восстанавливается в пропластидах. Так как в корнях ферредоксин отсутствует, то источником электронов служит НАДФН, образующийся в пентозофосфатном пути дыхания.

Пути ассимиляции аммиака

Аммиак, поступивший в растение из почвы, образовавшийся при восстановлении нитратов или в процессе фиксации молекулярного азота, усваивается растениями с образованием аминокислот и амидов. Фермент глутаматдегидрогеназа катализирует восстановительное аминирование a-кетоглутаровой кислоты с образованием глютаминовой кислоты. На первом этапе реакции субстраты соединяются с образованием иминокислоты, которая затем восстанавливается в глютаминовую кислоту при участии НАД(Ф)Н. Оба этапа обратимы:

СООН H2O СООН СООН

½ ¯ ½ НАД(Ф)Н + Н+ ½

С=О + NH3 ¾¾¾® C = NH ¾¾¾® СН - NH2

½ ¾¾¾ ½ ¾¾¾ ½

СН2 ­ CH2 ¯ CH2

½ H2O ½ НАД+ ½

СООН COOH COOH

a-кетоглутаровая кислота a-иминоглутарат глютаминовая кислота

Глютаматдегидрогеназа (мол. масса 200-300 кДа) обнаружена в листьях и корнях у всех высших растений, но в корнях ее активность выше. Фермент локализован преимущественно в митохондриях, хотя имеется в цитоплазме и в хлоропластах. Он состоит из 4-6 субъединиц. Это фермент обратимого действия и зависит от рН. Оптимум рН для аминирования на 1,5 единицы выше, чем для дезаминирования.

Глютаминсинтетаза катализирует реакцию, в которой глютаминовая кислота функционирует как акцептор NH3 для образования амида глютамина. Для этой реакции необходима АТФ:

СООН СООН

С - NH2 + NH3 + АТФ СН - NH2 + АДФ + Фн

СООН О=C-- NH2

Глютаминовая кислота глютамин

Ионы марганца, кобальта, кальция и магния являются кофакторами глютаминсинтетазы. Фермент обнаружен во всех органах растений и локализован в цитоплазме.

Помимо a-кетоглутаровой кислоты, играющей основную роль в первичном связывании аммиака, роль акцепторов аммиака в растениях могут выполнять и другие органические кислоты, которые с помощью соответствующих ферментов взаимодействуют с NH3, образуя так называемые первичные аминокислоты. Они же служат акцептором аминогрупп в различных реакциях переаминирования. К числу этих органических кислот относятся щавелевоуксусная, пировиноградная, гидроксипировиноградная, глиоксиловая и другие, в процессе восстановительного аминирования которых получаются соответственно аспарагиновая кислота, аланин, серин, глицин.

Принято считать, что образование аспарагина преобладает в том случае, когда происходит распад белков в семенах. В клетках корня и листьев растущего растения идет, главным образом, образование глютамина. Таким образом, образование аспарагина - это путь обезвреживания аммиака, появляющегося при распаде белка - так называемая регрессивная ветвь азотного обмена, тогда как синтез глютамина - это путь обезвреживания аммиака при синтезе белка - прогрессивная ветвь азотного обмена.

Роль амидов в растении разнообразна. Это не только форма обезвреживания аммиака, это и транспортная форма азотных соединений, обеспечивающая отток их из одного органа в другие. Кроме того, амиды и их предшественники аминокислоты являются материалом для создания многих других аминокислот в реакциях переаминирования, когда аминогруппа аминокислоты обменивается с кетогруппой кетокислоты с образованием аминокислоты.

Лекция 11. Тема: «Минеральное питание растении»

План лекции:

Фосфор

Растения поглощают из почвы свободную ортофосфорную кислоту и ее двух- и однозамещенные соли, растворимые в воде, а также и некоторые органические соединения фосфора, такие как фосфаты сахаров и фитин.

Содержание фосфора в растениях составляет около 0,2 % на сухую массу. Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, нуклеотидов, фосфолипидов и витаминов. Многие фосфорсодержащие витамины и их прозводные являются коферментами. Для фосфора характерна способность к образованию химических макроэргических связей с высоким энергетическим потенциалом. АТФ является энергетической валютой в живых организмах. Фосфорилирование, то есть присоединении остатка фосфорной кислоты, активирует клеточные белки и углеводы и необходимо для таких процессов, как дыхание, синтез РНК и белка, деление и дифференцировка клеток, защитные реакции против патогенов и т.д..

Основной запасной формой фосфора у растений является фитин - кальций-магниевая соль инозитфосфорной кислоты. Содержание фитина в семенах достигает 2 % от сухой массы, что составляет 50 % от общего содержания фосфора.

При дефиците фосфора снижается скорость поглощения кислорода, снижается активность дыхательных ферментов, локализованных в митохондриях, и активируются ферменты (оксидаза гликолевой кислоты, аскорбатоксидаза) немитохондриальных систем окисления, происходит распад фосфорорганических соединений, тормозится синтез белков и свободных нуклеотидов. Наиболее чувствительны к недостатку фосфора молодые растения. Симптомом фосфорного голодания является синевато-зеленая окраска, в первую очередь, старых листьев нередко с пурпурным из-за накопления антоцианов или бронзовым оттенком (свидетельство задержки синтеза белка и накопления сахаров). Листья становятся мелкими и более узкими. Приостанавливается рост растений, задерживается созревание урожая.

Сера

В почве сера находится в органической и неорганической формах. Органическая сера входит в состав растительных и животных остатков. Основные неорганические соединения серы в почве – сульфаты (CaSO4, MgSO4, Na2SO4). В затопляемых почвах сера находится в восстановленной форме в виде FeS, FeS2 или H2S.

Растения поглощают из почвы сульфаты и в очень незначительных количествах серосодержащие аминокислоты. Содержание серы в растениях составляет около 0,2 %. Однако в растениях семейства крестоцветных ее содержание значительно выше. Сера содержится в растениях в двух основных формах - окисленной в виде неорганического сульфата и восстановленной (аминокислоты, глутатион, белки). Процесс восстановления сульфата происходит в хлоропластах.

Одна из основных функций серы в белках - это участие SH-группы в образовании ковалентных, водородных и меркаптидных связей, поддерживающих трехмерную структуру белка. Дисульфидные мостики между полипептидными цепями и двумя участками одной цепи (по типу S-S-мостика в молекуле цистеина) стабилизируют молекулу белка. Сера входит в состав важнейших аминокислот - цистеина и метионина, которые могут находиться в растениях в свободной форме или в составе белков. Метионин относится к числу 10 незаменимых аминокислот и благодаря наличию серы и метильной группы обладает уникальными свойствами и входит в состав активных центров многих ферментов. Метиониновые остатки могут придавать молекуле белка гидрофобные свойства, что играет важную роль в стабилизации активной конформации ферментов в солевом окружении. Сера входит в состав многих витаминов и коферментов, таких как биотин, коэнзим А, глутатион, липоевая кислота. В связи с этим сера необходима для многих процессов обмена веществ (например, аэробная фаза дыхания, синтез жиров и так далее). Сера участвует в образовании полиаминов, которые влияют на структуру нуклеиновых кислот и рибосом, регулируют процессы деления клеток. Недостаточное снабжение растений серой тормозит синтез серосодержащих аминокислот и белков, снижает фотосинтез и скорость роста растений, приводит к разрушению хлоропластов. Симптомы дефицита серы - побледнение и пожелтение молодых, а затем и старых листьев.

Калий

Калий поглощается растениями в виде катиона. Его содержание в растениях составляет, в среднем, 0,9 %. Концентрация калия высока в огурцах, томатах и капусте, но особенно много его в подсолнечнике. В растениях калий больше сосредоточен в молодых растущих тканях. Около 80 % калия содержится в вакуолях и 1 % калия прочно связан с белками митохондрий и хлоропластов. Калий стабилизирует структуру этих органелл.

Калий участвует в создании разности электрических потенциалов между клетками. Он нейтрализует отрицательные заряды неорганических и органических анионов. Калий в значительной мере определяет коллоидные свойства цитоплазмы, так как способствует поддержанию состояния гидратации коллоидов цитоплазмы, повышая ее водоудерживающую способность. Тем самым калий увеличивает устойчивость растений к засухе и морозам. Калий необходим для работы устьичного аппарата. Известно более 60 ферментов, активируемых калием. Он необходим для включения фосфата в органические соединения, реакций переноса фосфатных групп, участвует в синтезе рибофлавина - компонента всех флавиновых дегидрогеназ. Под влиянием калия увеличивается накопление крахмала в клубнях картофеля, сахарозы в сахарной свекле, целлюлозы, гемицеллюлоз и пектиновых веществ в клеточной стенке, что приводит к повышению устойчивости соломины злаков к полеганию, а у льна и конопли повышает качество волокна.

При недостатке калия он может заменяться натрием, но некоторые активируемые калием ферменты ингибируются натрием. При недостатке калия листья желтеют снизу вверх - от старых к молодым. Их края и верхушки приобретают бурую окраску, иногда с красными пятнами, затем происходит отмирание этих участков. Снижается функционирование камбия, нарушается развитие сосудистых тканей, уменьшается толщина кутикулы и стенок эпидермальных клеток, тормозятся процессы деления и растяжения клеток, что приводит к появлению розеточных форм растений. Недостаток калия вызывает остановку развития и гибель верхушечных почек, в результате чего активируется рост боковых побегов и растение принимает форму куста.

Кальций

В почве содержится много кальция и кальциевое голодание встречается редко, например, при сильной кислотности или засоленности почв и на торфяниках. Общее содержание кальция у разных видов растений составляет 5-30 мг на 1 г сухой массы. Много кальция содержат бобовые, гречиха, подсолнечник, картофель, капуста, гораздо меньше - зерновые, лен, сахарная свекла. В тканях двудольных растений кальция больше, чем у однодольных.

Кальций накапливается в старых органах и тканях. Это связано с тем, что реутилизация кальция затруднена, так как он из цитоплазмы переходит в вакуоль и откладывается в виде нерастворимых солей щавелевой, лимонной и других кислот.

В растениях имеется два запасных пула ионов кальция: внеклеточный (апопластный) и внутриклеточный в вакуоле и эндоплазматическом ретикулуме. Большое количество кальция связано с пектиновыми веществами срединной пластинки и клеточной стенки. Он содержится также в хлоропластах, митохондриях и ядре в комплексах с биополимерами в виде неорганических фосфатов и в форме иона.

Взаимодействуя с отрицательно заряженными группами фосфолипидов, кальций стабилизирует клеточные мембраны. При недостатке кальция увеличивается проницаемость мембран и нарушается их целостность. Изменения концентрации кальция в цитоплазме играют важную роль в структурных перестройках компонентов цитоскелета - актиноподобных белков, участвующих в процессах движения цитоплазмы, обратимых изменениях ее вязкости, в пространственной организации цитоплазматических ферментных систем. Процессы сборки-разборки микротрубочек регулируются уровнем ионов кальция наряду с ионами магния и гуанозинтрифосфата. Кальций активирует ряд ферментов, способствуя агрегации субъединиц, служа мостиком между ферментом и субстратом, влияя на состояние аллостерического центра фермента. Избыток кальция в ионной форме угнетает окислительное и фотофосфорилирование.

Кальций используется в растительных клетках как вторичный посредник для контролирования многих процессов (закрытие устьиц, тропизм, рост пыльцевых трубок, акклиматизация к холоду, экспрессия генов, фотоморфогенез).

Регулирующее действие кальция на многие стороны метаболизма зависит от его взаимодействия с внутриклеточным рецептором кальция белком кальмодулином. Это кислый с изоэлектрической точкой при рН 3,0-4,3 термостабильный низкомолекулярный (мол. масса 16,7 кДа) белок. Он обладает большим сродством к кальцию. Его комплекс с кальцием активирует многие ферменты, например, протеинкиназы (фосфорилирование белков), фосфоэстеразу, транспортную Са2+-АТФазу и другие. Кальмодулин может связываться с мембранами в клетке и легко переходит в цитозоль. Влиянием кальция на сборку и разборку элементов цитоскелета объясняет его необходимость для митоза, так как комплекс кальция с кальмодулином регулирует сборку микротрубочек веретена. Кальций участвует в слияниии везикул Гольджи при формировании новой клеточной стенки.

При недостатке кальция у делящихся клеток не образуются клеточные стенки и образуются многоядерные меристематические клетки. Недостаток кальция вызывает прекращение образования боковых корней и корневых волосков, приводит к набуханию пектиновых веществ, что вызывает ослизнение клеточных стенок и разрушение клеток. Также нарушается структура плазмалеммы и мембран клеточных органелл. Симптомами дефицита кальция является побеление с последующим почернением кончиков и краев листьев. Листовые пластинки искривляются и скручиваются. На плодах, в запасающих и сосудистых тканях появляются некротические участки.

Магний

Недостаток в магнии растения испытывают на песчаных и подзолистых почвах. Много магния в сероземах, черноземы занимают промежуточное положение. Водорастворимого и обменного магния в почве 3-10 %. Магний поглощается растением в виде иона Mg2+. При снижении рН почвенного раствора магний поступает в растения в меньших количествах. Кальций, калий, аммоний и марганец действуют как конкуренты в процессе поглощения магния растениями.

У высших растений среднее содержание магния составляет 0,02-3 %. Особенно много его в растениях короткого дня - кукурузе, просе, сорго, а также в картофеле, свекле и бобовых. Много магния в молодых клетках, а также в генеративных органах и запасающих тканях.

Около 10-12 % магния находится в составе хлорофилла. Магний необходим для синтеза протопорфирина IX - непосредственного предшественника хлорофиллов. Магний активирует ряд реакций переноса электронов при фотофосфорилировании, он необходим при передаче электронов от фотосистемы I к фотосистеме II. Магний является кофактором почти всех ферментов, катализирующих перенос фосфатных групп. Это связано со способностью магния к комплексообразованию.

Магний необходим для многих ферментов гликолиза и цикла Кребса. Для 9 из 12 реакций гликолиза требуется участие металлов-активаторов и 6 из них активируются магнием. За исключением фумаразы, все ферменты цикла Кребса активируются магнием или содержат его как компонент структуры. Для двух из семи (глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназа и транскетолаза) ферментов пентозофосфатного пути необходим магний. Он требуется для работы ферментов молочнокислого и спиртового брожения. Магний усиливает синтез эфирных масел, каучука, витаминов А и С. Ионы магния необходимы для формирования рибосом и полисом, связывая РНК и белок, активации аминокислот и синтеза белка. Он активирует ДНК- и РНКполимеразы, участвует в формировании пространственной структуры нуклеиновых кислот.

Недостаток магния приводит к уменьшению содержания фосфора в растении, даже если фосфаты в достаточных количествах имеются в питательном субстрате. При недостатке магния тормозится превращение моносахаров в крахмал, слабо функционирует механизм синтеза белков, нарушается формирование пластид: матрикс хлоропластов просветляется и граны слипаются, ламеллы стромы разрываются и не образуют единой структуры. При магниевом голодании между зелеными жилками появляются пятна и полосы светло-зеленого, а затем желтого цвета. Края листовых пластинок приобретают желтый, оранжевый, красный или темно-красный цвет и такая как бы мраморная окраска наряду с хлорозом служит характерным симптомом нехватки магния. Признаки магниевой недостаточности сначала появляются на старых листьях, а затем распространяются на молодые листья.

Кремний

Он обнаружен у всех растений. Особенно много его в клеточных стенках. Растения, накапливающие кремний, имеют прочные стебли. Недостаток кремния задерживает рост злаков (кукуруза, овес, ячмень) и двудольных растений (огурцы, томаты, табака, бобы). Исключение кремния во время репродуктивной стадии уменьшает количество семян, при этом снижается число зрелых семян, и нарушается ультраструктура клеточных органелл.

Микроэлементы

Железо. Среднее содержание железа в растениях составляет 20-80 мг на 1 кг сухой массы. Ионы Fe3+ почвенного раствора восстанавливаются редокс-системами плазмалеммы клеток ризодермы до Fe2+ и в такой форме поступают в корень.

Железо необходимо для функционирования основных редокс-систем фотосинтеза и дыхания, синтеза хлорофилла, восстановления нитратов и фиксации молекулярного азота клубеньковыми бактериями, входя в состав нитратредуктазы и нитрогеназы. Поэтому недостаточное поступление железа в растения в условиях переувлажнения и на карбонатных почвах приводит к снижению интенсивности дыхания и фотосинтеза и выражается в пожелтении (хлорозе) листьев и быстром их опадении.

Марганец в клетки поступает в форме ионов Mn2+. Среднее его содержание составляет 1 мг на 1 кг сухой массы. Марганец накапливается в листьях. Он необходим для фоторазложения воды с выделением кислорода и восстановления углекислого газа при фотосинтезе. Марганец способствует увеличению содержания сахаров и их оттоку из листьев. Два фермента цикла Кребса - малат- и изоцитратдегидрогеназы - активируются ионами марганца. Он также необходим для функционирования нитратредуктазы при восстановлении нитратов. Марганец является кофактором РНКполимеразы и ауксиноксидазы, разрушающей фитогормон 3-индолилуксусную кислоту.

Характерный симптом марганцевого голодания - точечный хлороз листьев, когда между жилками появляются желтые пятна, а затем клетки в этих участках отмирают.

Молибден. Наибольшее содержание молибдена характерно для бобовых (0,5-20 мг на 1 кг сухой массы), злаки содержат от 0,2 до 2 мг на кг сухой массы. Он поступает в растения в форме аниона МоО2-4, концентрируется в молодых, растущих органах. Его больше в листьях, чем в корнях и стеблях, а в листе сосредоточен, в основном, в хлоропластах.

Молибден входит в состав нитратредуктазы и нитрогеназы, а также необходим для биосинтеза легоглобина. Как металл-активатор молибден участвует в реакциях аминирования и переаминирования, для включения аминокислот в пептидную цепь, работы таких ферментов как ксантиноксидаза и различных фосфатаз.

При недостатке молибдена в тканях накапливается большое количество нитратов, не развиваются клубеньки на корнях бобовых, тормозится рост растений, наблюдаются деформации листовых пластинок. При высоких дозах молибден токсичен. При недостатке молибдена молодые листья по краям приобретают серую, а затем коричневую окраску, теряют тургор, а затем ткани листа отмирают и остаются только жилки в виде хлыстиков.

Кобальт. Среднее содержание кобальта в растениях 0,02 мг на 1 кг сухой массы. Кобальт необходим бобовым растениям для обеспечения размножения клубеньковых бактерий. В растениях кобальт встречается в ионной форме и в витамине В12. Растения не вырабатывают этот витамин. Он синтезируется бактероидами клубеньков бобовых растений и участвует в синтезе метионина в бактероидах. При старении клубеньков и прекращении фиксации азота витамин выходит в цитоплазму клеток клубеньков. Наряду с магнием и марганцем кобальт активирует фермент гликолиза фосфоглюкомутазу и фермент аргиназу, гидролизующий аргинин.

Внешние признаки недостатка кобальта сходны с признаками азотного голодания.

Медь поступает в клетки в форме иона Сu2+. Среднее содержание меди в растениях 0,2 мг на кг сухой массы. Около 70 % всей меди, находящейся в листьях, сосредоточены в хлоропластах и почти половина ее в составе пластоцианина - переносчика электронов между фотосистемами II и I. Она входит в состав ферментов, катализирующих окисление аскорбиновой кислоты, дифенолов и гидроксилирование монофенолов - аскорбатоксидазы, полифенолоксидазы, ортодифенолоксидазы и тирозиназы. Два атома меди функционируют в цитохромоксидазном комплексе дыхательной цепи митохондрий. Медь входит в состав нитратредуктазного комплекса и влияет на синтез легоглобина. Для биосинтеза этилена также необходим медьсодержащий фермент. Влияя на содержание в растениях ингибиторов роста фенольной природы медь повышает устойчивость растений к полеганию. Она также повышает засухо-, морозо- и жароустойчивость. Недостаток меди вызывает задержку роста и цветения, хлороз, потерю тургора и завядание растений. У злаков при недостатке меди не развивается колос, у плодовых появляется суховершинность. При дефиците меди белеют и отмирают кончики листьев, листья и плоды плодовых деревьев покрываются бурыми пятнами.

Цинк поступает в растение в форме катиона Zn2+. Он необходим для функционирования ряда ферментов гликолиза - гексокиназы, енолазы, триозофосфатдегидрогеназы, альдолазы, а также входит в состав алкогольдегидрогеназы. Цинк активирует карбоангидразу, катализирующую реакцию дегидратации гидрата оксида углерода: Н2СО3 ® СО2 + Н2О, что помогает использованию углекислого газа в процессе фотосинтеза. Цинк участвует в образовании аминокислоты триптофана. Именно с этим связано влияние катионов цинка на синтез белков, а также фитогормона 3-индолилуксусной кислоты, предшественником которой является триптофан. Подкормка цинком способствует увеличению содержания ауксинов в тканях и активирует их рост.

При дефиците цинка у растений нарушается фосфорный обмен: фосфор накапливается в корнях, задерживается его транспорт в надземные органы, замедляется превращение фосфора в органические формы. При недостатке цинка в растениях уменьшается содержание сахарозы и крахмала, увеличивается количество органических кислот и небелковых соединений азота - амидов и аминокислот. Кроме того, в 2-3 раза подавляется скорость деления клеток, что приводит к морфологическим изменениям листьев, нарушению растяжения клеток и дифференциации тканей. Наиболее характерный признак цинкового голодания - это задержка роста междоузлий и листьев, появление хлороза и развитие розеточности.

Бор. Его среднее содержание составляет 0,1 мг на кг сухой массы. В боре наиболее нуждаются двудольные растения. Много бора в цветках. В клетках большая часть бора сосредоточена в клеточных стенках. Бор усиливает рост пыльцевых трубок, прорастание пыльцы, увеличивает количество цветков и плодов. Без него нарушается созревание семян. Бор снижает активность некоторых дыхательных ферментов, оказывает влияние на углеводный, белковый и нуклеиновый обмен. При недостатке бора нарушаются синтез, превращения и транспорт углеводов, формирование репродуктивных органов, оплодотворение и плодоношение. Он не может реутилизироваться и поэтому при борном голодании прежде всего отмирают конусы нарастания, останавливается рост побегов и корней, листовые пластинки утолщаются, скручиваются, становятся ломкими, цветки не образуются.

Применение удобрений

В естественных биоценозах поглощенные из почвы соединения частично возвращаются с опавшими листьями, ветками, хвоей. С убранным урожаем сельскохозяйственных растений поглощенные вещества из почвы устраняются. Величина выноса минеральных элементов зависит от вида растения, урожайности и почвенно-климатических условий. Овощные культуры, картофель, многолетние травы выносят больше элементов питания, чем зерновые.

Для предотвращения истощения почвы и получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур необходимо внесение удобрений. Сопоставляя количество элементов в почве и растении с величиной урожая Ю. Либих сформулировал закон минимума или закон ограничивающих факторов. Согласно этому закону величина урожая зависит от количества того элемента, который находится в почве в относительном минимуме. Увеличение содержания этого элемента в почве за счет внесения удобрений будет приводить к возрастанию урожая до тех пор, пока в минимуме не окажется другой элемент. Позже было установлено наличие у растений критических периодов по отношению к тому или иному минеральному элементу, то есть периодах более высокой чувствительности растений к недостатку этого элемента на определенных этапах онтогенеза. Это позволяет регулировать соотношение питательных веществ в зависимости от фазы развития и условий среды. Так, известно, что в осенний период для озимых культур не рекомендуется вносить азотные удобрения, так как они усиливают ростовые процессы, снижая устойчивость растений. В осенний период надо проводить подкормки фосфором и калием, а весной азотом.

С помощью удобрений можно регулировать не только величину урожая, но и его качество. Так, для получения зерна пшеницы с высоким содержанием белка надо вносить азотные удобрения, а для получения продуктов с высоким содержанием крахмала (например, зерна пивоваренного ячменя или клубни картофеля) необходимы фосфор и калий. Внекорневая подкормка фосфором незадолго до уборки усиливает отток ассимилятов из листьев сахарной свеклы к корнеплодам и тем самым увеличивает ее сахаристость.

Система удобрений - это программа применения удобрений в севообороте с учетом растений-предшественников, плодородия почвы, климатических условий, биологических особенностей растений, состава и свойств удобрений. Система удобрений создается с учетом круговорота веществ и их баланса в земледелии. Баланс питательных веществ учитывает поступление их в почву с удобрениями, суммарный расход на формирование урожаев и непродуктивные потери в почве. Необходимое условие функционирования системы удобрений - это предотвращение загрязнения окружающей среды вносимыми в почву химическими соединениями.

Удобрения подразделяют на минеральные и органические, промышленные (азотные, калийные, фосфорные, микроудобрения, бактериальные) и местные (навоз, торф, зола), простые (содержат один элемент питания - азотные, калийные, борные) и комплексные (содержат два или более питательных элементов). Среди комплексных удобрений выделяют сложные и комбинированные. Сложные удобрения в составе одного химического соединения содержат два или три питательных элемента, например, калийная селитра (KNO3), аммофос (NH4H2PO4) и другие. Одна гранула комбинированных удобрений включает два или три основных элемента питания в виде различных химических соединений, например, нитроаммофоска.

До посева вносят 2/3 общей нормы удобрений. Они должны обеспечить растение на весь период развития элементами питания и повысить плодородие почвы. Припосевное удобрение в виде хорошо растворимых соединений вносят малыми дозами одновременно с посевом или посадкой растений для обеспечения минерального питания молодых растений. Послепосевные внекорневые подкормки, основанные на способности листьев поглощать минеральные соли в растворе, проводятся для усиления питания растений в наиболее важные периоды их развития.

Лекция 12. Тема: «Рост и развитие растении»

План лекции:

1. Особенности роста клеток 2. Этапы онтогенеза высших растений 3. Дифференцировка и рост растений 4. Регенерация у растений 5. Кинетика ростовых процессов

Несколько слов о терминах, применяемых при изучении роста и развития растений.

Онтогенезом называют индивидуальное развитие организма от зиготы или вегетативного зачатка до естественной смерти. В ходе онтогенеза реализуется наследственная информация организма – его генотип – в конкретных условиях окружающей среды, в результате чего формируется фенотип, то есть совокупность всех признаков и свойств данного индивидуального организма.

Развитие – это качественные изменения в структуре и функциональной активности растения и его частей в процессе онтогенеза. Возникновение качественных различий между клетками, тканями и органами получило название дифференцировки.

Рост – необратимое увеличение размеров и массы клетки, органа или всего организма, обусловленное новообразованием элементов их структур.

Особенности роста клеток

Эмбриональная фаза или митотический цикл клетки делится на два периода: собственно деление клетки (2-3 ч) и период между делениями – интерфаза (15-20 ч). Митоз – это такой способ деления клеток, при котором число хромосом удваивается, так что каждая дочерняя клетка получает набор хромосом, равный набору хромосом материнской клетки. В зависимости от биохимических особенностей различают следующие этапы интерфазы: пресинтетический – G1 (от англ. gap – интервал), синте-тический - S и премитотический - G2. В течение этапа G1 синтезируются нуклеотиды и ферменты, необходимые для синтеза ДНК. Происходит синтез РНК. В синтетический период происходит удвоение ДНК и образование гистонов. На этапе G2 продолжается синтез РНК и белков. Репликация митохондриальной и пластидной ДНК происходит на протяжении всей интерфазы.

Фаза растяжения. Прекратившие деление клетки переходят к росту растяжением. Под действием ауксина активируется транспорт протонов в клеточную стенку, она разрыхляется, ее упругость повышается и становится возможным дополнительное поступление воды в клетку. Происходит рост клеточной стенки из-за включения в ее состав пектиновых веществ и целлюлозы. Пектиновые вещества образуются из галактуроновой кислоты в везикулах аппарата Гольджи. Везикулы подходят к плазмалемме и их мембраны сливаются с ней, а содержимое включается в клеточную стенку. Микрофибриллы целлюлозы синтезируются на наружной поверхности плазмалеммы. Увеличение размеров растущей клетки происходит за счет образования большой центральной вакуоли и формирования органелл цитоплазмы.

В конце фазы растяжения усиливается лигнификация клеточных стенок, что снижает ее упругость и проницаемость, накапливаются ингибиторы роста, повышается активность оксидазы ИУК, снижающей содержание ауксина в клетке.

Фаза дифференцировки клетки. Каждая клетка растения содержит в своем геноме полную информацию о развитии всего организма и может дать начало формированию целого растения (свойство тотипотентности). Однако, находясь в составе организма, эта клетка будет реализовать только часть своей генетической информации. Сигналами для экспрессии только определенных генов служат сочетания фитогормонов, метаболитов и физико-химических факторов (например, давление соседних клеток).

Фаза зрелости. Клетка выполняет те функции, которые заложены в ходе ее дифференцировки.

Старение и смерть клетки. При старении клеток происходит ослабление синте-тических и усиление гидролитических процессов. В органеллах и цитоплазме образуются автофагические вакуоли, разрушаются хлорофилл и хлоропласты, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, ядрышко, набухают митохондрии, в них снижается число крист, вакуолизируется ядро. Гибель клетки становится необратимой после разрушения клеточных мембран, в том числе и тонопласта, выхода содержимого вакуоли и лизосом в цитоплазму.

Старение и смерть клетки происходит в результате накопления повреждений в генетическом аппарате, клеточных мембранах и включения генетической програмированной клеточной смерти – PCD (programmed cell death), аналогичной апоптозу у клеток животных.

Современный ассортимент азотных минеральных удобрений, выпускаемых промышленностью, делятся на шесть групп: аммиачные, аммонийные, нитратные, аммонийно-нитратные, амидные и аммиакаты. В отдельную группу выделяют азотные удобрения длительного действия.

Производство азотных удобрений основывается преимущественно на использовании синтетического аммиака. Прямое связывание азота в виде его оксидов и цианамида кальция стоит значительно дороже и используется редко. Источником азота является атмосфера. Водород для синтеза аммиака добывают из газа при коксования угля, из воды в результате разложения в процессе га-зификации твердого топлива и мазута, при переработке углеводородных газов (природного, попутного) конверсией с водяным паром, а также во время электролиза воды. Чаще всего для получения водорода используют природные и попутные нефтяные газы.

Синтетический аммиак добывают при взаимодействии химически чистых азота и водорода в соотношении 1: 3. Для этого добытую смесь с помощью компрессоров сначала постепенно сжимают, а затем подают в контактную печь (камеру синтеза), где при высокой температуре (400-500 ° С) и наличии катализаторов (железа с добавками оксидов алюминия и калия) происходит синтез аммиака:

N2 + ЗН2 = 2NH3.

Затем аммиак поступает в холодильник и сжижается. Таким образом, стоимость азотных удобрений во многом зависит от стоимости энергии. Сейчас аммиак является почти единственным источником связанного азота, который используют для получения различных форм азотных удобрений. По оценке ученых, изучающих азотные циклы в природе, не менее 40% населения Земли живет только благодаря открытию синтеза аммиака. Внести такое количество азота в почву с органическими удобрениями невозможно, даже если бы все человечество этим занималось. Современное отечественное производство азотных удобрений соответствует международным стандартам. Основными твердыми азотными удобрениями является аммиачная селитра и карбамид. Увеличиваются поставки безводного аммиака и растворов нитрата аммония и карбамида (КАС). Количества некоторых форм азотных удобрений (натриевая и кальциевая селитры, сульфат аммония, аммиачная вода) в перспективе не будут превышать нескольких процентов всех поставок азота.

Аммиачные удобрения

К этой группе азотных удобрений относятся удобрения, содержащие азот в аммиачной форме (NH3). Это жидкий (безводный) и водный аммиак (или аммиачная вода).

Аммиак жидкий NH3 (аммиак жидкий безводный, аммиак сжиженный, охлажденный аммиак) - найконцентрованише и дешевое азотное удобрение, содержащее 82,3% азота, остальное - водород. Это удобрение является сжиженным под давлением 1,6 МПа при температуре 40 ° С газом. По внешним признакам - бесцветная летучая жидкость с характерным резким запахом. Во время охлаждения до температуры - 33,3 ° С аммиак сжижается, а при температуре -77,7 ° С затвердевает и превращается в снегообразную массу. С повышением давления аммиак переходит в жидкое состояние даже при комнатной температуре, поэтому его хранят и перевозят в специальных толстостенных стальных цистернах или баллонах, выдерживающие давление 2-3 МПа. Плотность сжиженного аммиака при температуре 20 ° С составляет 0,61 г / см3, температура кипения 34 ° С. Это сильнодействующее ядовитое вещество, смесь которой с воздухом при объемной концентрации аммиака 15-27% может взрываться даже от искры. В случае попадания на кожу жидкий аммиак вызывает ожоги, а в случае испарения - обморожения. При вдыхании воздуха, содержащего аммиак в соотношении 1: 10000, наступает смерть.

Если емкостей для хранения жидкого аммиака нет, то из него изготавливают аммиачную воду. Для этого жидкий аммиак пропускают сквозь чистую воду в специально оборудованных резервуарах.

Жидкий аммиак вносят в почву осенью или весной специальными машинами. В почве аммиак поглощается почвенным раствором, абсорбируется его коллоидами и не вымывается. При этом выделяется гидроксид аммония, который взаимодействует с анионами почвенного раствора с образованием различных солей. Аммиак краше закрепляется на тяжелых и суглинистых почвах с умеренной их влажности (50-60 % полной влагоемкости). При таких условиях супесчаные почвы могут содержать 1600, суглинистые - 2700 кг аммиака на 1 га. Потери аммиака при этом составляют около 1,5 %.

В случае внесения в сухой или очень переувлажненный почву потери аммиака увеличиваются, в частности за неглубокого зарабатывания и на почвах легкого гранулометрического состава. Поэтому важно правильно установить глубину внесения жидких азотных удобрений.

Наряду с физико-химическими реакциями в почве происходят процессы нитрификации аммиака. Скорость и степень поглощения аммиака почвой, а также его газообразные потери зависят от глубины внесения в почву, его гранулометрического состава, влажности и содержания гумуса. Сжиженный аммиак на почвах тяжелого и среднего гранулометрического состава вносят на глубину 10-12 см. На легких почвах это удобрение сохраняется дольше в виде NH3, поэтому возможны его газообразные потери; глубина внесения должна быть не менее 14-16 см. На недостаточно обработанных участках, переувлажненных или сухих почвах, а также после известкования глубину внесения аммиака увеличивают на 3-5 см.

В первые дни после внесения жидкого аммиака равновесие реакции почвы сначала смещается в сторону ощелачивания к pH 9, а затем, вследствие нитрификации аммонийного азота, в сторону подкисления. В зоне внесения аммиака происходит временная стерилизация почвы и нитрификация прекращается. Однако уже через 1-2 недели количество микроорганизмов в почве восстанавливается и в результате лучшего азотного питания в дальнейшем превышает начальный уровень. В оптимальных условиях процесс полной нитрификации аммиака завершается в течение месяца. Это способствует снижению pH почвенного раствора, поэтому удобрение будет физиологически кислую реакцию. Колебания pH положительно влияет на доступность для растений фосфатов и микроэлементов почвы. Внесение аммиака в корнеобитаемом слой почвы может привести к частичному разрушению корневых волосков и тканей корня. Его негативное воздействие оказывается до тех пор, пока он не превратится в аммоний. Продолжается это от нескольких часов до 10-15 суток, а затем аммоний начинает поглощаться корневой системой растений. Количество поглощенного аммония зависит от грунтовых и погодных условий, поэтому жидкий аммиак желательно вносить до посева сельскохозяйственных культур.

В сельском хозяйстве жидкий аммиак используют также для аммонизации грубых кормов, торфа, обезжиривание жидкого навоза и др.

Агрохимическая оценка аммиака практически равноценна, а в некоторых случаях вуза за эквивалентное количество азота, внесенное с твердыми азотными удобрениями. Себестоимость единицы азота в аммиаке примерно на 1/3 ниже, чем в самом дешевом твердом азотном удобрении - аммиачной селитре, возможна полная механизация - от транспортировки до внесения в почву. Кроме того, жидкий аммиак, как и другие жидкие удобрения, не имеет таких негативных свойств твердых удобрений, как слеживания, сегрегация и тому подобное. Ценность этого удобрения снижается из-за высоких затрат на технику, а также ограниченность применения.

Аммиак водный технический (аммиак водный, аммиачная вода) NH3 + NH4OH + Н2О - раствор аммиака в воде (в одном объеме воды растворяется около 700 объемов аммиака). В удобрении аммиака значительно больше, чем аммония. Потери азота при его перевозке, хранении и внесении связанные с выветривания аммиака. В концентрированном растворе содержится 20,5% азота (в пересчете на NH3 - 25%), его плотность при этом равна 0,91 г / см3. В таком состоянии его и поставляют сельскому хозяйству. Это прозрачная жидкость, которая иногда имеет желтоватый цвет. Допускается изготовление аммиачной воды летом (май-август) с содержанием аммиака не менее 22% (в пересчете на азот - не менее 18%). Содержание азота в аммиачной воде контролируют с помощью ареометра, поскольку с изменением концентрации аммиака меняется плотность раствора.

Удобрение имеет невысокое давление пара, а не корродирует черные металлы. При содержании 20% раствор аммиака замерзает при температуре - 33 ° С, при содержании 25% - при температуре - 50 ° С. Это позволяет перевозить и хранить его в герметичных резервуарах из обычной углеродистой стали, оборудованных специальными предохранительными клапанами, которые рассчитаны на давление 150-200 кПа. Из воды аммиак испаряется в 5-6 раз быстрее, чем бензин. Для уменьшения потерь азота при хранении в резервуары добавляют специальную герметизационных самозатичну пленкообразующее смесь. Аммиачная вода, как и жидкий аммиак, корродирует цветные металлы (медь, цинк, олово) и их сплавы (бронзу, латунь). Поэтому насосы, краны и клапаны изготавливаются из черных металлов или чугуна. Алюминий и резина этими удобрениями не поражаются.

Наличие в аммиачной воде большого количества свободного аммиака требует внесения ее, как и жидкого аммиака, непосредственно на глубину 10-12 см на глинистых и 12-15 см на супесчаных почвах.

На глинистых почвах аммиачную воду, как и безводный аммиак, можно вносить и осенью почти под все культуры, когда температура почвы снижается до 10 ° С и ниже, и весной перед посевом и для подкормки пропашных культур (свекла, кукуруза, подсолнечник). На почвах легкого гранулометрического состава это удобрение рекомендуется вносить весной.

Для культур сплошного сева расстояние между лапами культиватора (наконечниками) при внесении аммиачной воды должно быть 20-25 см, для пропашных - равняться ширине одного междурядья.

При внесении жидких азотных удобрений следует помнить, что это сильные щелочи, которые повреждают живые ткани при попадании на их поверхность.

Применение аммиачной воды и жидкого аммиака на всех почвах приводит частичную стерилизацию, так погибают насекомые, черви, личинки проволочника и другие организмы, населяющие почву. В местах внесения аммиака сначала снижается количество грибов, бактерий, актиномицетов. Микроорганизмы, которые лучше переносят повышенную концентрацию аммиака и слабощелочной реакции, через 5-10 суток восстанавливают свою жизнедеятельность и активность. По данным В. В. Эндрюса и других ученых, количество бактерий и актиномицетов через несколько суток после внесения жидких азотных удобрений увеличивается в 25 раз.

Аммиачная вода сначала угнетает нитрификувальни бактерии, но через 5 дней их количество увеличивается в 10 раз. В некоторых случаях это положительное явление. Например, за внесение аммиачных удобрений осенью в условиях теплой и влажной погоды ослабление нитрификацийнои способности снижает потери нитратного азота в результате вымывания.

Аммиачные удобрения положительно влияют на корневую микрофлору. В ней увеличивается количество аммонификаторов и нитрификаторов, а количество денитрификатор уменьшается в 10 раз.

Производство аммиачной воды по сравнению с производством твердых удобрений на 30-40% дешевле, поскольку отпадают такие технологические операции как гранулирования, сушки, сортировки и кондиционирования продукта. Стоимость единицы действующего вещества в аммиачной воде в 1,5-2 раза ниже, чем в аммиачной селитре. Кроме того, в 2-3 раза сокращаются затраты труда на внесение аммиачной воды, поскольку она не требует подготовки удобрений для внесения, поскольку все операции по ее использованию (погрузка, выгрузка, внесение) полностью механизированы.

Азот для растений

Поскольку азот - ключевой ком-понент аминокислот, он необходим, поэтому содержится практически в любой части растения. Это «клей», благодаря которому твердые кле-точные стенки делают растение прочным и поддерживают его в вертикальном положении. , пигмент, поглощающий свет в процессе , состоит из протеинов, связанных вокруг . Азот является составляющей химических веществ, контролиру-ющих рост и кининов, а также входит в состав нуклеопротеинов, или генетического кода растений.

Азот очень подвижен в растении и может перемещаться из отдельных его частей в те, где он наиболее востребован. Недостаток азота нарушает процесс , вызывая его прекращение, обусловленное плохим развитием , а также пожелтение из-за недостаточного формирования хлорофилла. Расте-ния «перебрасывают» азот из старых листьев в новые, молодые. А на старых нижних листьях появляются признаки азотного голодания. На злаковых культурах очень просто распознать азотную недостаточ-ность. В частности, на она проявляется очень характер-но: заметным посветлением всего растения и побурением - сначала на нижних листьях, в виде буквы V, идущей от центральной жилки к краям листа. Впоследствии за-сыхает весь лист, затем начинают страдать листья в средней части растения. Если не исправить ситу-ацию, растение может погибнуть.

Диагностировать недостаток азота современными методами достаточно просто, но часто на это тратится очень ценное время, а реагировать нужно очень быстро. Ведь пока растение голодает, оно в стрессе. Естественно, в таком состоянии за-медляются и даже останавливаются протекающие процессы, которые формируют будущий урожай. Так, если недостаток азота проявился в , прекращается обра-зование продуктивных побегов, если в фазе трубки - растение остановит процесс закладки дополнительных «этажей» в колосе, то есть колосков. Дефицит азота в фазе флагового листа приводит к тому, что не об-разуются дополнительные цветки, а во время колошения - зерновки. А если азотное голодание наступает во время налива зерна, то зерновки будут щуплыми, невыполенными и плохого качества.

К тому же видимые признаки азотного голодания - это уже потеря 30% будущего урожая. Выход из создавшейся ситуации следующий: зная количество азота, которое необходимо для создания желаемого урожая, и то, сколько азота растение потребляет в каждой конкретной фазе, можно предупредить возможное голодание посредством дополнительного внесения азотных удобрений.

На реакцию почв азотные удобрения действуют следующим образом.

1. Очень кислые или сильно кислые:

Сульфат аммония - на 1 кг азота поглощается 3 кг СаО;

2. Относительно кислые:

Мочевина, аммиачно-нитратная селитра. аммиак — на 1 кг азота поглощается 1 кг СаО.

1. Нейтральные или слабокислые:

Аммиачно-кальциевая селитра - на 1 кг азота поглощается 0,4 СаО.

2. Щелочного действия:

кальциевая селитра - 1 кг азота прибавляет до 1 кг СаО;

азотнокислый кальций - 1,7 кг азота прибавляет до 1 кг СаО.

Если почвы карбонатные, то бо-яться подкисления не нужно. Но уж если рН стремится к уменьшению, то в этом случае подходить к вы-бору удобрения нужно тщательно.

ФОРМЫ АЗОТА

Азот почвы представлен обмен-ным аммонием (NН 4 +), который по-глощен почвенными коллоидами. Эта форма азота неподвижна в почве и не поддается вымыванию из почвенного профиля. Поэтому его еще называют «долгий» азот. Он проходит долгий путь пре-вращения в почве в нитратную форму, и соответственно, может «работать» длительно.

Основные источники поступления этой формы азота в почву - внесение аммонийных удобрений и процесс аммонификации (гниения) - про-цесса разложения органических соединений (белков, ) в результате их ферментативного гидролиза под действием аммони-фицирующих микроорганизмов.

Кроме аммонийного, в почве присутствуют нитратные (N0 3 -) и нитритные (N0 2 -) формы азота, которые находятся в виде раство-римых солей в почвенном растворе. Это «быстрый» азот. Он активно поступает в растение через кор-невую систему и так же быстро усваивается. Практически в течение суток может «зайти» в растение и начать создавать урожай. Однако он так же быстро и вымывается из почвы. Нитрат растворяется в воде, таким образом становясь мобиль-ным. С талой водой, обильными осадками нитраты «уплывают» из корнеобитаемого почвенного про-филя в более глубокие горизонты и становятся недоступны растениям.

Такая разница между этими дву-мя формами азота скорее плюс в управлении азотным питанием. Когда нужно немедленно подкор-мить растение, вносится нитратный азот. Яркий тому пример - ранне-весенняя подкормка озимой пше-ницы. Здесь может работать только нитрат, поскольку аммонийный азот неэффективен из-за своего очень долгого превращения. Ведь рано весной температуры низкие, микроорганизмы еще не работают и процесс превращения аммония в нитрат длится около 5-6 недель.

Или же другая ситуация: . Для этого растения азот очень важен, но он будет особенно необходим ему, когда кукуруза войдет в фазу 3-4 листа, то есть примерно через месяц. В это время у кукурузы начинается формиро-вание репродуктивных органов и резко возрастает потребность в азоте. В этом случае при посеве необходимо вносить «долгий» азот: аммонийный или амидный. Такая форма максимально удовлетворит потребности культуры и не будет вымываться из почвенного профиля до появления 3-го листа. Так, посев кукурузы с в норме 100-120 кг/га - это обеспечение растения азотом практически до стадии окончания формирования початка - до 8-9 листа. В наше время производят карбамид с инги-биторами (замедлителями) уреазы, то есть процесс нитрификации идет еще медленнее и азот высвобож-дается более плавно, постепенно питая культуру.

Есть еще один способ обеспечить азотное питание яровым культурам - это внесение аммонийного азота осенью, когда температура почвы опустилась ниже +5°С. Удобрение вносится осенью, связывается с почвенными коллоидами и благо-даря тому, что микроорганизмы уже не работают, сохраняется до весны в той же форме. Весной осу-ществляется посев культуры и при наступлении активных температур аммоний под воздействием микроорганизмов становится нитратом, а в результате растения питаются готовым азотом.

СПОСОБЫ ПОТЕРИ АЗОТА

Улетучивание азота из мочевины. Мочевина, внесенная в почву или на растительные остатки, реагирует с водой и с помощью энзима уреазы быстро превращается в аммоний, а затем в аммиак. Так как аммиак - это газ, то он улетучивается в атмосферу. Если аммоний захватывается частичками почвы, тогда он удерживается в ней и не улетучивается. Поскольку реакция преобразования мочевины в аммоний - это ферментная реакция, соответственно скорость преобразования возрастает при повышении температуры. Следовательно, внося карбамид в виде гранул в почве, обязательно следует заделывать его, дабы избежать потери азота в виде улетучивания.

Потери азота при вымывании. Выщелачивание - это процесс вымывания растворимого нитрата с водой. Количество вымываемого азота зависит от свойств почвы и способности удерживать воду. Глинистые и суглинистые почвы имеют высокую водоудерживающую способность в отличие от пес-чаных. Улучшение структуры почвы, обогащение ее органикой, бесспорно, уменьшает количество вымываемых нитратов. Когда макропоры созданы, вода проникает в почву самотеком, перемещаясь через поры вертикально вниз и распространяясь горизонтально.

Для почв с легкой текстурой, которые не способны удерживать воду, азотное удобрение может быть внесено непосредственно перед посевом или в ка-честве подкормки в период самого активного роста. Внесение азота должно быть проведено вовремя, во избежание вымывания из зоны развития корней.

В районах, где в период вегетации количество дождей невелико, соответственно, вышеуказанная проблема не является актуальной. Однако в районах с большим количеством осадков время проведения подкормки является критичным.

Денитрификация - это процесс потери азота из почвы, с помощью которого анаэробные почвенные бактерии (бактерии, способные к жизни без кислорода воздуха) утилизируют кислород нитрата (N0 3), для поддерживания своих жизненных процессов. Про-цесс денитрификации - это превращение готового запаса нитрата в различные формы азота, которые могут быть утрачены в атмосфере. Процесс дени-трификации можно отобразить следующей схемой: 2NO 3 -»2NO 2 -» 2NO-» N 2 O-» N 2 .

Чтобы уменьшить потенциальные потери азота вследствие денитрификации, необходимо синхро-низировать время внесение азота с фазой его мак-симального потребления.

Иммобилизация - «связывание» азота микроор-ганизмами для своего роста и размножения. Такой процесс происходит, например, при внесении в по-чву значительной массы растительных остатков. В результате иммобилизации азота использование его растениями заметно снижается, что приводит к уменьшению урожая.

Через корни и листья. Прежде чем вносить удобрения, необходимо учесть, что растение мо-жет усвоить элементы питания в больших объем лишь с помощью корневой системы. Внекорневая подкормка наиболее эффективна, но это лишь вспомогательный способ применения удобрения, а не основной.

В настоящее время азот из удобрений поступает к растениям в трех формах: нитратной, аммонийной и амидной. Нитратные удобрения быстрее проникают в растения из-за своей «доступности», в то время как аммиачные должны пройти процесс нитрификации. Припосевное внесение удобрений под озимую пшеницу заключается в фосфорном и калийном кормлении. Таким элементам необходимо время для перехода в растворимые, доступные формы, притом азот может быть аммонийным или же амидным. В это время не столь важна форма азота: по той причине, что во время посева температура почвы достаточна для работы микроорганизмов, которые преобразуют одну азотную форму в другую.

К тому же осенью азот для пшеницы играет не самую важную роль. Его количество может состав-лять не более 20% от общей потребности. Задача первичной корневой системы пшеницы - закрепить растение в почве. Первые корешки практически не питают растение, оно кормится за счет эндосперма зерновки. А вот вторичная корневая система - это механизм, который снабжает растение элементами питания. К моменту, когда у пшеницы закладывается вторичная корневая система, проходит 30-40 дней от посева, и за это время амидная и аммонийная формы успешно станут нитратной.

В осенний период азот вносится только на легких и слабогумусированных почвах; после плохого (по выносу питательных веществ из почвы) предшественника: если нет достаточной густоты стеблестоя; а т при заделке в почву большого количества соло и растительных остатков. Во всех других случаях озимые зерновые имеют достаточное количество азота для своего развития осенью.

Максимальное потребление азота растениями происходит в период их бурного роста, например, т озимой пшеницы это фаза кущения-выхода в трубку. Весной, когда содержание доступного азота в почве практически равно нулю, необходимо обеспечить наличие нитратной формы азота в почве. Применяя аммиачную селитру в фазе кущения весной, можно полностью компенсировать потребность культуры Из-за присутствия в этом удобрении двух форм азота, нитратной и аммонийной, растение получает немедленное питание с помощью нитратной - N0 3 , а по прошествии 2-3 недель уже может стать доступной аммонийная (NН 4) форма, которая и продолжит питание культуры. Альтернативой в этой фазе выступает жидкое удобрение КАС (карбамидо-аммиачная смесь, N-28 или N-32), в состав которого входит нитратная форма, аммонийная и амидная.

В стрессовых ситуациях (низкие температуры, заморозки, недостаток влаги и т. п.) усвоение элементов корневой системой является недостаточным, а это замедляет темпы роста и развития. В условиях низких температур они не полностью усваиваются даже при оптимальном количестве в почве доступных соединений макроэлементов и влаги. Особенно снижается способность усвоения корневой системой азота. Часто критические периоды потребления мкро и микроэлементов в зерновых наступают в фазе выхода в трубку-колошения. Вследствие интенсивного нарастания вегетативной массы запасы легкодоступных элементов питания из грунта исчерпываются или их усвоение «не успевает» за темпами роста растений. Особенно это заметно в годы с холодными ночами.

В такой ситуации растению можно помочь внекорневыми (листовыми) подкормками.

Степень и скорость усвоения элементов питания из удобрений через лист значительно выше, чем при усвоении из удобрений, внесенных в грунт. Но усвоения элементов через листья ограничены. Быстрее всего листья усваивают азот. Молекула карбамида, попадая на лист растения и проникая внутрь, начинает работу даже при пониженных температурах, так как для этого процесса не нужно присутствие микроорганизмов. Даже небольшое ко-личество карбамида (8-10 кг д.в./га) может заставить растение запустить механизм образования урожая ранней весной, даже если корни не могут еще пи-таться нитратным азотом из почвы. Такой «обман» принуждает пшеницу к продолжению кущения и закладыванию колоса.

Еще одна ответственная за прибавку урожая фаза - флаговый лист. Длится эта фаза всего 7 дней, но за это время пшеница может увеличить свой по-тенциал до 25%. Однако необходимо соблюсти одно условие: растения должны быть «накормлены». Здесь действует принцип: чем быстрее, тем лучше. Это должен быть либо нитрат через корни, либо амид через листья. Аммоний в данном случае не сможет быть полезен из-за слишком долгого превращения в доступную форму. А ведь у агрономов в распоря-жении всего 7 дней! Проводить опрыскивание рас-твором карбамида в этот период можно совместно с фунгицидной или инсектицидной обработкой. Как только агроном определит наступление фазы 41 (появление флагового листа), есть 7 дней до ее окон-чания, чтобы увеличить урожайность. В этой фазе у пшеницы закладываются дополнительные цветы, поэтому вместо трех их в колоске может быть пять, а это дополнительные зерна в колосе. Окончание фазы флагового листа определяем по выходу остей колоса. К этому моменту работа по внесению рас-твора карбамида должна быть завершена.

Следующее опрыскивание нужно планировать уже в фазе 71- ког-да идет налив зерна. В это время формируется зерновка и растение откладывает запасные вещества в зерно. Чем больше оно «отправит на хранение», тем больше хранилище (в данном случае зерновка). Можно с помощью азотных подкормок увеличить как , так и его качественные показатели. Опять же, раствор карбамида в это время можно совмещать с инсектицидной обработкой (про-тив , иногда и ), чтобы уйти от дополнительных проходов опрыскивателя по полю.

Если говорить о листовой под-кормке, то карбамид - наилучшее из азотных удобрений для этой цели. Он интересен своей особен-ностью проникать в растение через листовой аппарат практически в том же состоянии, без распада на ионы. Внесение раствора моче-вины, даже в повышенных кон-центрациях, в отличие от других азотных удобрений не вызывает ожогов у растений и способствует повышению содержания белка и клейковины в зерне.

Листовую подкормку карбамидом целесообразно сочетать с внесением и магния, микроэлементов и (или) . В результате уменьшается стрессовое влия-ние средств защиты растений на культурное растение, повышается эффективность их действия.

Опрыскивать посевы рекомен-дуется в облачную погоду и при хорошей влажности грунта, лучше всего вечером или утром. Удобрение карбамидом можно осуществлять практически при всех опрыскива-ниях и , если нет предостережений в регламенте применения пестицидов. Добавление к рабочему раствору карбамида повышает пропускную способность кутикулы листа, что способствует проникновению в растение пестицидов, усиливает их эффективность, облегчает усвоение через листву других элементов питания.

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ

Общее количество азота для культуры зависит от плановой урожайности. То есть рассчиты-вать потребность в удобрениях следует из того, насколько большой урожай запланирован. Зная, что для образования 1 тонны зерна пшеница потребляет 20-25 кг азота в действующем веществе, рассчи-тывается общее количество азотных удобрений, которые необходимо внести на протяжении всей веге-тации пшеницы. К примеру, если запланирована урожайность 5 т/га, для получения такой урожайности необходимо обеспечить посеву около 100 кг азота в действующем веществе. Конечно же, необходимо подкорректировать это количество с учетом наличия азота в почве предшественника и внесенных ранее удобрений и внести разницу. Известно, что во время осеннего кущения до ухода в зиму озимая пшеница потребляет не более 20% азота от общего количества. До стадии выхода в трубку - 50% - до выброса колоса.

Если вносить фосфор, калий в туках одновременно с посевом (например, с аммофосом или ни-троаммофоской, в которых со-держится небольшое количество аммонийного азота), практически полностью обеспечивается потреб-ность в азоте на осенний период. Кроме того, растения еще смогут пользоваться минерализованным азотом из органического вещества почвы. Оставшиеся 80% азота вносится в весенний период. При этом приоритетно дробное внесение. Для этого есть несколько причин: во-первых быстрое видоизменение азота в почве и, как следствие, его недостаток; во-вторых, дробное внесение гарантирует поступление азота в те фазы, когда растениям он особо необходим. Небольшие дробные дозы азотных удобрений в каждой определенной фазе способ-ствуют своевременному обеспече-нию растения азотом и повышению урожайности. К тому же метод дробного внесения азота сводит практически к нулю его потери.

Оптимальной является та доза, при которой можно получить максимальный экономический эффект от выращивания культу-ры и наивысшее качество урожая без отрицательного влияния на окружающую среду. В зависимо-сти от способа внесения тех или иных удобрений варьируются и дозы этих удобрений. Сельхоз-производители на практике давно определили, какие дозы азотных удобрений не причиняют вреда растениям, таким образом исклю-чается возможность потерь. Так. работая с жидкими удобрениями, например, КАСом, используется метод полива, то есть весной в фазе кущения производится по-лив пшеницы крупной каплей специальными форсунками в нор-ме 100-120 л/га (130-160) кг/га. Когда пшеница входит в фазу трубкования или флагового листа, полив заменяют на опрыскивание обычной форсункой и вместо КАСа используется раствор карбамида. На 150 литров рабочего раствора добавляется 20 кг карбамида в физическом весе. Такая подкормка всегда совмещается с той опера-цией, которая запланирована на пшенице: будь то инсектицидная или фунгицидная обработка.

Форма удобрения. Этот фактор имеет колос-сальное значение в получении или неполучении высокого урожая. Ошибившись с формой азота, можно не только потратить впустую средства на приобретение и внесение не того удобрения, но и упустить выгоду от применения «правильного» удо-брения и возможность получить прибавку урожая от той формы азота, которая сгенерировала бы прирост урожая. Пример: ранневесеннее внесение карбамида методом разбрасывания - это ошибка, которая при-ведет к недополучению урожая. Весной по кущению пшеницы - только «быстрый» азот, а это нитратная форма, то есть селитра, КАС. И тут в силу вступает еще одно правило.

Время внесения. В момент внесения удобрений культура не должна нуждаться в азоте, но должна быть способна быстро его использовать, что сведет потери азота к минимуму. Другими словами, куль-туре нужно уже проснуться от зимней спячки, но при этом она не должна еще испытывать голода. Бесспорно, и погода, и технические возможности производственника вносят свои коррективы в процесс подкормки культуры. Но речь о том, как угодить культуре, помочь выйти ей на максималь-ный потенциал урожайности. Изыскав для этого возможности, появится понимание, как уходить от неблагоприятных факторов, снижающих уро-жай. Анализируя провалы, можно с уверенностью сказать, что это не всегда погода, а на 80% непо-воротливость, затягивание с обработкой, неорга-низованность процесса или отсутствие ресурсов.

Поздно - значит мало. У пшеницы, как у культу-ры, у которой формирование составляющих урожая идет в каждой конкретной фазе, есть еще одно пра-вило. Зная то, что внести азот нужно обязательно в фазе кущения, внесение в фазе трубки - это по-теря максимальной выгоды. Пшеница не погибнет, но она снизит свой потенциал, даже если внесена большая доза азота. Просто этот азот не сможет в фазе трубки сделать то, что он мог бы сделать в фазе кущения. Попросту это означает, что опоздав на несколько дней, сельхозпроизводители не только недокармливают растение, но и теряют средства на непродуктивное внесение уже не столь актуального удобрения.

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ АЗОТА

Поскольку минеральные азотные удобрения стоят на сегодняшний день весьма дорого, сельхозпроиз-водители находятся в постоянном поиске дополни-тельных источников азотного питания, позволяющих сократить эту статью затрат.

Пожалуй, самый известный способ уменьшить расходы на минеральные азотные удобрения - вве-сти в севооборот бобовые культуры. Такие культуры как горох, соя, люцерна, клевер, эспарцет, люпин и т. д. являются генераторами азота в севообороте. Благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями они на 75% (а некоторые больше) обеспечивают себя азотом. Кроме того, после уборки бобовой культуры весь азот, который зафиксировался в клубеньках, минерализуется и становится доступным следую-щей культуре. Я называю этот процесс удобрения из воздуха. Ведь известно, что горох, соя, конские бобы оставляют после себя от 40 до 90 кг азота в действующем веществе на 1 га.

Обеспечить дополнительное азотное питание поможет и применение в севооборотах культур с разноглубинным залеганием корневых систем. Нитратный азот, который растения не успели ус-воить, вымывается в более глубокие слои почвы. Так вот, чередование культур, у которых неглубокое залегание корневых систем (зерновые колосовые), с теми культурами, корни которых уходят глубоко (подсолнечник, свекла), обеспечивают потребление питательных веществ на разных горизонтах, тем самым дают культуре дополнительный источник питания и не истощают верхний слой.

Обогащению почвы питательными веществами способствуют также сидераты. Они высеваются не для получения урожая, а с целью улучшения со-стояния почв, очищения от сорной растительности, разуплотнения. Сидераты сеют, как правило, после уборки озимой культуры и занимают поле до ухода в зиму.

Еще один, к сожалению, малознакомый помощник сельхозпроизводителей - микориза. Это древовидный гриб, который распространяется в почве при помощи мицелия. Он очень любит селиться на злаковых и бобовых растениях. К сожалению, микориза не вы-живает при интенсивных механических обработках. Это удивительная природная система, которая не только является проводником питательных веществ, но и служит регулятором водного баланса растений. Если на почвах живет микориза, то растениям не страшна даже засуха!

Поддерживать наличие большого количества орга-нического вещества в почве сельхозпроизводителям также выгодно, поскольку чем выше содержание гумуса, тем больше азота может минерализоваться. В теплый период времени, когда микроорганизмы активны и процесс преобразования органического азота в минеральный протекает быстро, можно счи-тать, что 1% гумуса равен 15 кг нитратного азота на 1 га. Соответственно, в 3% 45 кг д.в. азота. Это хороший стимул увеличивать содержание гумуса в почвах. Если посчитать, сколько стоит в денежном выражении гумус, получится интересная цифра. Так, 1 кг д.в. азота в пересчете на стоимость на сегодняшний день стоит около $1,4, соответственно, на гектаре это $63. Если перевести это в удобрения, полу-чается, что органическое вещество почвы ежегодно дает нам в кредит 170 кг аммиачной селитры или 125 кг карбамида на каждом гектаре. Но необходимо помнить: этот ресурс не безграничен. Кредиты нуж-но возвращать! Потребительское отношение может обойтись очень дорого в будущем.

Растительные остатки - еще один источник питания. Разлагаясь, они высвобождают питательные веще-ства - сначала для микробов и грибов-сапрофитов, а затем для растений.

Не стоит забывать и про органические удобрения. В хозяйствах, которые, кроме растениеводства, имеют еще и развитое животноводство, важным источником улучшения азотного режима почв является использо-вание различных видов органических удобрений.

Желтая кукуруза, бледный подсолнечник и соя… Такую картину можно часто наблюдать на некоторых полях. Причины этому могут быть разные, но одна из основных – недостаток азота. Как правильно вносить азотные удобрения? Какие особенности внесения в технологии ноу-тилл? Когда лучше вносить азотные удобрения под яровые культуры? Какие есть методики и опасности? Об этом пойдет речь в этой статье.

ЦЕНА ВОПРОСА

Неправильное внесение азотных удобрений – деньги на ветер. И деньги немалые! К применению удобрений надо подходить ответственно, особенно азотсодержащих. Не стоит принимать решение только потому, что «вам так кажется» или «сосед так делает». Следует понимать принципы и нюансы применения азотных удобрений в технологии ноу-тилл.

Азот внесенный неправильно — выброшенные деньги.

Неграмотное применение азотных удобрений приводит к прямым финансовым потерям, в виде затрат на удобрения и их внесение. Последствия могут быть разные: промывание, азотное голодание растений. В случае промывания загрязняется окружающая вас среда – нитраты попадают в ставки, реки и озера. Потери азота в результате промывания приведут к недобору урожая. А потом агроном с собственником будут гадать, что ж кукуруза в этом году не уродила?!

На сегодняшний день достаточно остро стоит вопрос внесения азотных удобрений под яровые культуры. Когда их лучше вносить? Осенью, весной или непосредственно перед посевом? Или дробно — осенью и весной? А не промоет влагой, то, что внесли осенью? Эти вопросы аграриев понятны – никто не хочет потратить деньги и не получить желаемого результата.

Чтобы получить ответы на эти вопросы нужно разобраться с формами азота, которые содержатся в популярных азотных удобрениях.

АЗОТ ВАЖЕН И ПОДВИЖЕН. БУДЬТЕ ОСТОРОЖНЫ!

ФОРМЫ АЗОТА

Все знают про три формы азота: амидную NH2, аммонийную NH4 и нитратную NO3. Чем они отличаются?

Амидная форма усваивается только через листья. За 1-4 дня она превращается в аммонийную. Если удобрение содержит NH4 (аммонийную форму азота), то азот сразу же соединяется с почвой.

Аммонийная форма азота не промывается, но недоступна растениям. Чтобы азот NH4 стал доступен растениям, должен пройти процесс нитрификации, т.е. бактерии должны превратить его в NO3 – нитратную форму азота.

Для превращения аммонийной в нитратную форму необходимо от 7 до 40 дней, в зависимости от температуры. Процесс перехода из одной формы в другую можно выразить так:

Только нитратная форма усваивается растениями через корневую систему. Эта форма азота усваивается сразу после внесения. NO3 никогда не связывается с почвой, и поэтому может промываться. Особенно это проявляется на песчаных почвах и склонах. Нитратная форма азота доступна растениям, и может усваиваться даже при низких температурах.

ЧЕРЕЗ КОРНИ РАСТЕНИЯ УСВАИВАЮТ ТОЛЬКО НИТРАТНУЮ ФОРМУ АЗОТА

КАРБАМИД, СЕЛИТРА или КАС?

Карбамид содержит одну форму азота – амидную. Как мы уже отмечали, эта форма усваивается только через листовую поверхность. Для превращения в доступную нитратную форму может понадобится 40-45 дней и температура не ниже +5…+10°С. В холодное время года карбамид неэффективен. Азот, который содержится в карбамиде, будет доступен растению только после преобразования в нитратную форму.

Карбамид — не лучший выбор основного азотного удобрения для Ноу-тилл. Амидная форма азота будет работать только на будущий урожай. А ноутильщику интересно еще и разложение растительных остатков.

Аммиачная селитра содержит две формы азота – аммонийную NH4 и нитратную NO3. Одна из них «подвижная» и может промываться, другая — закрепляется в почве и постепенно трансформируется в «подвижную» и доступную. Этот вид удобрений рекомендуется вносить на влажную почву при температуре НЕ выше +10°С .

Селитру можно закупить заранее и хранить в хозяйстве. Это дает безусловную оперативность для внесения. Вносить селитру можно разбрасывателем, что дает хорошую равномерность распределения.

КАС (карбамидно-аммиачная смесь) – содержит все три формы азота. Нитратная форма азота, которая содержится в КАС, сразу же доступна растениям, в то время как две остальные — амидная и аммонийная – постепенно трансформируются в нитратную.

Селитра и КАС содержат нитратную форму, которая и будет служить “пищей” для бактерий и грибов, которые минерализуют растительные остатки.

Следует отметить, что КАС не требователен к условиям внесения. Ни температура, ни влажность почвы не влияют на возможные “потери” азота. Вносить КАС можно даже при высокой температуре и в сухую почву.

КАС имеет определенные ограничения при транспортировке и хранении. КАС чрезвычайно агрессивная жидкость. Не всякий опрыскиватель выдержит это испытание. Кроме того, при внесении трубки опрыскивателя могут забиваться мусоринками, что негативно отразится на равномерности внесения.

СКОЛЬКО И ДЛЯ ЧЕГО?

Азотные удобрения в технологии no-till вносятся не только на запланированный урожай, но и на разложение растительных остатков.

Минерализация (разложение) растительных остатков происходит за счет грибов и бактерий. Эти микроорганизмы живут в почве и на поверхности. Они сохраняют активность при благоприятных условиях: температура +5…+40°С и наличие влаги. Для развития грибов и бактерий, и поддержания их жизнедеятельности нужны органическая масса (растительные остатки) и азот. О том как мы рассчитываем количество удобрений в своих хозяйствах — уже писалось ранее (отрывок статьи ниже).

Если не дать дополнительного азота на разложение растительных остатков, то микроорганизмы в любом случае будут потреблять азот из почвы, который был предназначен для растений. Если не учитывать это при расчете нормы азотных удобрений, то результатом станет снижение урожайности.

Кстати — это одна из так называемых “детских ошибок” начинающих ноутильщиков. Результат такого подхода можно увидеть на фотографии, где видна граница между соей, посеянной по овсу (справа) и соей, посеянной по кукурузе (слева).

При внесении азотных удобрений не была учтена разница в количестве растительных остатков.

УЧИТЫВАЙТЕ КОЛИЧЕСТВО РАСТИТЕЛЬНЫХ ОСТАТКОВ НА ПОЛЕ

КОГДА ВНОСИТЬ АЗОТНЫЕ УДОБРЕНИЯ?

В технологии Ноу-тилл азотные удобрения вносятся на поверхность почвы. По сути, так же как и в любой другой технологии. Азотные удобрения под посев яровых культур можно вносить и осенью, и весной. Все зависит от условий, в которых находится хозяйство: количество осадков, типы почвы, рельеф местности, температурных режим.

В регионах с достаточным количеством осадков и песчаными почвами возможно промывание азота. Поэтому внесение удобрений, содержащих форму NO3 лучше проводить ближе к посеву, т.е. в весенний период.

На равнинных черноземных почвах, при среднегодовой норме осадков не более 350 мм, азотные удобрения под яровые культуры можно вносить поздней осенью. Конкретнее – с конца октября до появления снежного покрова.

По снежному покрову вносить удобрения не стоит. Некоторые фермеры считают, что если снежный покров несущественный (до 5 см), то можно вносить азотные удобрения. Это ошибка! Даже при тонком снежном покрове малейшее таяние снега вызовет сток воды. Вода будет перемещать азот в низины, которые есть на каждом поле. Это приведет к неравномерному распределению азота на поле.

На полях со cклонами всегда будут смывы и промывание. А при достаточном количестве осадков потери азота неизбежны и огромны!

Поздней осенью, как правило, создаются идеальные условия для внесения аммиачной селитры. Почва в этот период влажная, а температура воздуха и почвы не превышает +10°С. При такой температуре азот не «улетает».

Весной температура воздуха растет. Верхний слой почвы теряет влагу. Окно для эффективного внесения азотных удобрений крайне небольшое. Это происходит не только по погодным условиям, но и потому, что в этот период накладывается еще одна операция в поле — идет подкормка озимых рапса и пшеницы. Поэтому, необходимо «ловить» мерзло-талую почву.

Таким образом , мы выяснили, что лучший эффект дают азотные удобрения, которые содержат две и более форм азота. При внесении следует учитывать количество осадков в регионе, тип почвы и наличие склонов на полях. Расчет нормы нужно делать с учетом количества азота, необходимого для разложения растительных остатков культуры-предшественника. Гранулированные азотные удобрения максимально эффективны, если вносятся на влажную почву.

Как вносят азотные удобрения в хозяйствах “Компании Агромир”? Везде применяется аммиачная селитра. В хозяйствах Кировоградской области внесение обычно планируется на осень. Случается и весеннее внесение. Опыт показал, что время внесения удобрений не влияет на урожайность. Хотя, некоторые специалисты считают, что осеннее внесение предпочтительнее.

В Житомирской и Тернопольской областях разбрасывание аммиачной селитры производится весной. Причина уже рассматривалась выше: склоновые поля, обильные осадки и песчаные почвы.

Понимание правил и зависимостей, которые были изложены в данной статье, позволит вам максимально эффективно использовать азотные удобрения.

Выбирайте формы, рассчитывайте нормы и вносите азотные удобрения правильно. Темно зеленых вам посевов и высоких урожаев.

Хотите узнать больше о Ноу-Тилл технологии — подпишитесь на

Чтобы задать вопрос или оставить отзыв -
нажмите сюда