Азот в почве, его формы и основные виды

Азот  в почве, его формы и основные виды

Какой азот на пользу, а какой  — во вред? Ведь, например, под рододендрон  нельзя вносить кальциевую селитру. В какой форме азот лучше поглощается  растением? Разобраться в этом поможет  доктор биологических наук Валерий  Прохоров.

Несмотря на то, что азот растения используют экономно, обычно это самый дефицитный элемент  питания. Основные его источники  – органические и минеральные  удобрения, органические вещества почвы, биологический азот, а также азот, поступающий с атмосферными осадками.

С помощью этого элемента можно управлять развитием растений. Особенно важен он в первой половине вегетации, когда идет интенсивный  рост. Поэтому азотные обычно вносят  весной перед или во время посева-посадки с немедленной заделкой в почву (азот улетучивается).

В первой же половине лета его  нужно использовать в виде жидких подкормок небольшими дозами, чтобы  элемент лучше усваивался. Внесение осенью нецелесообразно, так кик  большая часть его вымывается, у растений удлиняется вегетационный  период, и они не успевают подготовился к зимовке.

Из всего количества вносимого  минерального азота растения поглощают  в среднем половину. Остальной улетучивается при разложении до аммиака, смывается в водоемы или накапливается в почве и поступает в грунтовые воды. Из-за большой мобильности азотных соединений его нехватка в почве часто сдерживает рост и развитие растений.

Формы азота

В составе минеральных  удобрений азот может находиться в аммиачной и нитратной форме. Аммиачная, в отличие от нитратной, хорошо поглощается почвой, меньше вымывается осадками и обладает более длительным действием; нитратная – плохо задерживается в почве и легко вымывается в более глубокие ее слои. Хотя большинство растений нормально развиваются на нитратной и аммонийной формах азота, многие виды, предпочитающие кислые почвы, лучше растут на аммонийном питании, а при нитратном у них может проявляться хлороз. В слабокислой почве лучше поглощается нитратная форма, в нейтральной – аммонийная. При аммиачном питании нужно увеличивать в почве содержание кальция, магния и калия, нитратном – фосфора и молибдена.

В связи с развитием  экологически безопасных технологий, при которых сокращаются потери азота, в последние годы все больше применяют медленнодействующие  азотные удобрения. Это плохо  растворимые в воде соединения, азот из которых медленно переходит в  усвояемую форму, постепенно исполняется  растениями в течение вегетации  и почти не теряется из почвы.

Основные  виды азота

Аммиачная селитра (азотнокислый аммоний, нитрат аммония) – концентрированное гранулированное азотное удобрение, содержащее 34-35% азота. В ее состав входят аммиачная и нитратные формы азота. Для уменьшения потерь нитратного азота от вымывания селитру вносят дробно.

Ее нужно хранить в  герметичной упаковке в сухом  месте. Используют для всех видов  растений на всех типах почв. Вносят непосредственно перед или во время посева, а также в виде подкормок в течение вегетации растений. Селитра подкисляет почву, поэтому наибольший эффект – на известкованных участках. Перед внесением можно смешивать с суперфосфатом и калийной солью.

Карбамид (мочевина). Быстрорастворимый концентрат, содержащий 46% азота в аммиачной форме. Как и селитру, его используют для всех видов растений и почв, порядок внесения тот же. Наиболее эффективно в виде жидких подкормок, так как даже в повышенной концентрации не обжигает листья растений.

При поверхностном внесении в гранулах уступает селитре из-за более медленного действия и больших  потерь азота, поэтому вносят под  дождь или полив без заделки. При хранении слабо слеживается.

Сульфат аммония (аммоний  сернокислый) содержит 2,5-21% азота в аммонийной форме и 24% серы.   Быстрорастворимый и легко усваивается.

Используют его как  основное удобрение и в виде подкормок. Значительно подкисляет почву, поэтому  вносят под растения, предпочитающие кислый почвы, или одновременно с фосфоритной мукой.

Для менее чувствительных к кислотности (например, крестоцветные) благодаря наличию серы считается  лучшим из азотных удобрений. Из почвы  мало вымывается. По эффективности  не уступает аммиачной селитре и  карбамиду, не слеживается и дешевле.

Сульфат аммония нельзя смешивать  перед внесением с гашеной  известью и золой. Натриевая селитра  хорошо растворима в воде, содержит 16% азота и 26% натрия. При неправильном хранении слеживается. Вносят только перед  посевом или во время посева с  заделкой в почву, а также в  виде жидких подкормок. Подщелачивает  почву.

Кальциевая селитра (нитрат кальция, азотнокислый кальций) также растворима в воде и содержит 13-15% азота. Сильно гигроскопична. Вносят перед или во время посева, а также в виде жидких подкормок под овощные и цветочные луковичные растения. Подщелачивает почву. Нельзя смешивать с суперфосфатом.

Источник журнал «Цветок»

Азотфиксация

Запасы азота в природе  очень велики. Общее содержание этого  элемента в организмах составляет более 25 млрд. тонн, большое количество азота  находится также впочве. В воздухе азот присутствует в виде газа N₂. Однако газ азот (N₂), содержание которого в атмосфере достигает 78 % по объёму, эукариоты сами по себе ассимилировать не могут. А уникальной способностью превращать N₂ в азотсодержащие соединения обладают некоторые бактерии, которые называют азотфиксирующими, или азотфиксаторами. Фиксация азота возможна многими бактериями и цианобактериями. Они живут или в почве, или в симбиозе с растениями, или с несколькими разновидностями животных. Например, семья бобовых растений (Fabaceae) содержит такие бактерии на своих корнях. Типичным представителем свободноживущих азотфиксирующих микроорганизмов является Azotobacter — грамотрицательная бактерия, связывающая азот воздуха. Продукты фиксации азота —аммиак (NH₃), нитриты

Нитрификация

Азот в форме аммиака  и соединений аммония, получающийся в процессах биогенной азотфиксации, быстро окисляется до нитратов и нитритов. Этот процесс носит название нитрификации, он осуществляется нитрифицирующими бактериями. Однако нет такой бактерии, которая бы прямо превращала аммиак в нитрат. В его окислении всегда участвуют две группы бактерий : одни окисляют аммиак, образуя нитрит, а другие окисляют нитрит в нитрат. Наиболее известные виды нитрифицирующих бактерий- это Nitrosomonas и Nitrobacter. Nitrosomonas окисляет аммиак:

NH₃ + 1½ O₂ = (NO₂-) + 2H+ + H₂O

Nitrobacter окисляют нитрит:

(NO₂-) + ½ O₂ = NO₃-

Бактерии, окисляющие аммиак, поставляют субстрат для бактерий, окисляющих нитрит. Поскольку высокие  концентрации аммиака оказывают  на Nitrobacter токсическое действие, Nitrosomonas, используя аммиак и образуя кислоту, тем самым улучшает и условия существования для Nitrobacter.

Нитрификаторы- грамотрицательные бактерии, принадлежащие к семейству Nitrobacteracea. Им не нужны восстановленные соединения углерода для нормального роста и размножения, они способны восстанавливать CO₂ до органических соединений, используя для этого энергию окисления минеральных соединений азота- аммиака и нитритов. То есть нитрификаторы- бактерии, которые способны питаться исключительно неорганическими соединениями и осуществляют процесс хемосинтеза, синтеза органических соединений из минеральных. Хемосинтез- путь усвоения живыми существами неорганического углерода, альтернативный фотосинтезу. Растения используют нитраты для образования разных органических веществ. Животные потребляют с пищей растительные белки, аминокислоты и др. азотсодержащие вещества. Таким образом, растения делают органический азот доступным для других организмов-консументов.

Все живые организмы поставляют азот в окружающую среду. С одной  стороны, все они выделяют в ходе жизнедеятельности продукты азотистого обмена: аммиак, мочевину и мочевую  кислоту. Последние два соединения разлагаются в почве с образованием аммиака (который при растворении  в воде дает ионы аммония).

Аммонификация

Мочевая кислота, выделяемая птицами и рептилиями, также быстро минерализуется особыми группами микроорганизмов  с образованием NH₃ и СО₂. С другой стороны, азот, включённый в состав живых существ, после их гибели подвергается аммонификации (разложение содержащих азот сложных соединений с выделением аммиака и ионов аммония(NH₄⁺)) и нитрификации.

Денитрификация

Основная статья: Денитрификация

Продукты нитрификации — NO₃- и (NO₂-) в дальнейшем подвергаются денитрификации. Этот процесс целиком происходят благодаря деятельности денитрифицирующих бактерий, которые обладают способностью восстанавливать нитрат через нитрит до газообразной закиси азота (N₂O) и азота (N₂). Эти газы свободно переходят в атмосферу.

10 [ H ] + 2 H+ +2NO₃- = N₂ + 6 H₂O

В отсутствие кислорода нитрат служит конечным акцептором водорода. Способность получать энергию путем  использования нитрата как конечного  акцептора водорода с образованием молекулы азота широко распространена у бактерий. Временные потери азота  на ограниченных участках почвы, несомненно, связаны с деятельностью денитрифицирующих  бактерий. Таким образом, круговорот азота невозможен без участия  почвенной микрофлоры.

Ассимиляция

Основная статья: Ассимиляция (биология)

Усваиваемые соединения азота  могут накапливаться в почве  в неорганической форме (нитрат) или  могут быть включены в живой организм как органический азот. Ассимиляция и минерализация определяет поглощение соединений азота из почвы, объединение их в биомолекулы растений и конверсию в неорганический азот после отмирания растений, соответственно. Ассимиляция - переход неорганического азота (типа нитрата) в органическую форму азота как, например, аминокислоты. Нитрат переходит с помощью ферментов сначала в нитрит (редуктаза нитрата), затем в аммиак (редуктаза нитрита). Аммиак входит в состав аминокислот.