Для чого потрібен азот?

Велика кількість азоту використовується для отримання амоніаку і азотних добрив. Застосовується він для створення інертного середовища при проведенні хімічних реакцій. Рідкий азот застосовується у медицині, використовується для охолодження в хімічних і фізичних дослідженнях.

Яким чином людина отримує азот?

Організм тварин і людини засвоюваний азот отримує з їжею, у якій основним джерелом азотистих сполук є білки тваринного й рослинного походження. Головним чинником підтримки азотистої рівноваги — стану А. о., при якому кількість уведеного й виведеного азоту однакова, слугує адекватне надходження білка з їжею.

Як добувають азот?

В промисловості азот добувають фракційною перегонкою зрідженого повітря. В лабораторії азот можна добути нагріванням нітриту амонію NН4NО2. Використовують у виробництві аміаку, як інертне середовище в різних процесах і пристроях; рідкий азот — в спеціальних холодильних установках.

Мінералізація — Вікіпедія Мінералізація (рос. минерализация, англ. mineralisation, нім. Mineralisierung f, Mineralisation f) – 1) В рудній геології і металогенії — процеси відкладення рудної речовини мінералотвірними агентами (рудоносними розчинами, флюїдами, газами, розплавами) з утворенням різних … See more

Підживлення азотом: специфіка та застосування

Найбільшу увагу приділяють удобрюванню азотом, оскільки це поживна речовина, яка найбільше впливає на врожайність. Проте, при його неправильному застосуванні (в недоречний час, формі або дозі), природний цикл призводить до його недоречної втрати. Це знижує ефективність удобрювання, а витрати на азотні добрива та їх застосування не призведуть до очікуваної врожайності.

Для того, щоб зрозуміти складність використання азоту в рослинництві та його вплив на екосистему, варто згадати перетворення азоту в ґрунті. На умови перетворення азоту впливають властивості ґрунту, а також погодні умови. Однак важко прогнозувати погоду в довгостроковій перспективі, тому необхідно враховувати поточні умови року щодо удобрених культур, дози та форми застосовуваного азоту. Тому, як правило, неможливо підготувати "гарантований" метод удобрювання щодо удобрювання азотом, але можливо побудувати його на знаннях описаних нижче перетворень.

Азот в ґрунті

Протягом року відбуваються значні зміни вмісту неорганічного азоту в ґрунті (схема 1). Навесні, з квітня по травень, потепління ґрунту підвищує активність мікроорганізмів, а вміст мінерального азоту досягає максимальних значень (тобто весняний максимум). В процесі вегетації споживання азоту рослинами і поступове зниження інтенсивності мінералізації знижують вміст мінерального азоту в ґрунті до відносно стабільного значення безпосередньо перед врожаєм та після нього (літній мінімум). В умовах сприятливої ​​вологості та температури мінімальний вміст азоту в ґрунті восени починає збільшуватися шляхом мінералізації залишків після збору врожаю (максимум осені), а потім знову падає до зими, оскільки активність мікроорганізмів зменшується внаслідок падіння температур. Цю значну сезонну мінливість мінерального азоту в ґрунті слід враховувати та застосовувати в практичному харчуванні рослин при визначенні доз азоту для окремих культур перед посадкою, а також під час удобрення протягом вегетації.

Мінералізація

Мінералізація - це процес розкладання органічної речовини в ґрунті, протягом якого поживні речовини, які можуть використовуватися рослинами, вивільняються з органічних сполук. Мінералізація органічних азотистих речовин, загалом, розуміється як процес амоніфікації, тобто перетворення органічних сполук в аміак. В Чеській Республіці 50-90 кг азоту на гектар виділяються на орних землях за сезон вегетації під час мінералізації.

Чинники, які впливають на мінералізацію

• Температура: оптимальна температура для мінералізації складає близько 30°С; коли температура знижується на 10°С, її інтенсивність зменшується на 50%. Мінералізація дуже низька при низьких температурах, і практично зупиняється при температурі близько 0°С.
• Вологість: зміна вологи впливає на мінералізацію менше, ніж температура. Мінералізація більш інтенсивна, коли чергуються періоди посухи та вологи. Під час мінералізації NH3 вивільняється з органічних азотистих речовин, де він отримує протони у водному середовищі і перетворюється в NH4+. У сухому середовищі існує підвищений ризик втрати через випаровування азоту (див. нижче).
• Аерація: процес мінералізації відбувається в аеробних та анаеробних умовах ряду дуже різних з фізіологічної точки зору мікроорганізмів та безхребетних.
• рН: Вплив реакції грунту в діапазоні pH 5-8 дуже низький.

Інші чинники: Мінералізація відбувається швидше в ризосфері, ніж у основному ґрунті, щоб виділяти субстрати, які легше розкладаються. Мінералізація також позитивно впливає на кількість та якість органічних речовин у ґрунті. Якість - це співвідношення між C / N. Коли співвідношення C / N збільшується, кількість виділеного азоту в ґрунтовий розчин зменшується експоненціально. Тип ґрунту також впливає на процес мінералізації. Мінералізація вища в піщаних грунтах, ніж у глиноземах та глинистих ґрунтах. Додавання азоту до грунту також має позитивний ефект на підвищену мінералізацію, тобто ефект попередньої обробки.

Рекомендації

У придатних для мінералізації умовах рослини мають достатню кількість мінерального азоту, часто більшу, ніж у випадку азотних добрив. Взагалі кажучи, необхідно також збільшити дози азотних добрив та використовувати LAV добрива в суху погоду (як і в холодну погоду), а у вологі і теплі періоди можна зменшити дози азоту, за винятком дуже пухких ґрунтів.

Нітрифікація

Аміак, що виділяється внаслідок мінералізації (амоніфікації), надходить в різні процеси, перш за все, як основне джерело нітрифікації. Нітрифікація є найважливішим процесом у багатьох ґрунтах та екосистемах, оскільки вона перетворює відносно нерухому форму амонію в дуже рухому форму нітрату азоту. Це робить азот поживною речовиною, доступною для рослин, але існує також ризик його втрати через вилуговування та денітрифікацію.

Чинники, які впливають на нітрифікацію

• Температура: оптимальна температура для нітрифікації в ґрунтах складає від 25 до 30°С; при температурах нижче 15°С нітріфікація обмежена, а при температурах нижче 5°С нітріфікація відбувається лише в мінімальному обсязі.
• Вологість: Оптимальна вологість ґрунту для нітрифікації становить 70% від мінімальної аерації. Нітрифікація зупиняється за сухих умов.
• Аерація: Нітрифікація - це аеробний процес, і тому він швидше в збагачених киснем ґрунтах.
• рН: Нітрифікація оптимально відбувається в діапазоні рН від 6,5 до 8,5; при рН нижче 6,5 інтенсивність нітрифікаціі зменшується, і вона зупиняється нижче 5.

Рекомендації

На швидкість нітрифікації також впливає тип застосовуваного добрива. Азот, що поставляється у вигляді амонію в добривах сульфату амонію, повільнонітрифікується, але азот сечовини нітрифікується дуже швидко. Після відносно короткого періоду (5-7 днів) процес нітрифікації подібний до процесу трансформацій азоту, що подається в добривах з нітрату амонію (селітри) (схема 2). Деякі типи мінеральних добрив на основі сечовини використовують інгібітори нітрифікації, але важливо підкреслити, що на їх наслідки також сильно впливають погодні умови.

У теплу та суху погоду ці інгібітори можуть парадоксальним чином зменшити наявність азоту в сечовині, особливо при застосування до поверхневих шарів орної землі, що призводить до втрат аміаку через випаровування.

Денітрифікація

На відміну від нітрифікації, денітрифікація являє собою процес відновлення, в якому нітрати відновлюються до оксидів азоту та елементарного азоту в присутності органічних речовин, які легко розкладаються. У наших умовах переважає денітрифікація, викликана факультативно- анаеробними мікроорганізмами, які використовують кисень з нітратів під час розкладання.

Чинники, що впливають на денітрифікацію

• Температура: оптимальна температура денітрифікації в ґрунтах становить від 25 до 30°С; при температурах нижче 10°С денітрифікація відбувається лише обмеженою мірою.
• Вологість: Найвищі значення денітрифікації досягаються при насиченні ґрунту від 60 до 100% від мінімальної аерації ґрунту.
• Аерація: денітрифікація відбувається при недостатній аерації грунту (в анаеробних умовах).
• рН: денітрифікація відбувається при рН 6-8; при рН нижче 5,5 інтенсивність денітрифікаціі зменшується.

Рекомендації:

Дуже важливо, що вміст нітратів у ґрунтах невисокий, особливо наприкінці вегетаційного періоду та після вегетаційного періоду, коли підвищується ризик високого вмісту води в ґрунті та, отже, обмеженого вмісту кисню. Вільні нітрати в ґрунті можуть використовуватись зимовою культурою восени, але якщо після цієї культури йде весняна культура, то доцільно використовувати зелене добриво, щоб зменшити втрату нітратного азоту. Це також стосується і зменшення вилуговувння азоту за межами вегетаційного періоду. Однак нітратний азот не використовується мікроорганізмами під час відрощення соломи, оскільки його споживання є енергоємним, отже вони використовують, переважно, аміачний азот. Втрати денітрифікації вищі, особливо при удобрюванні азотним нітратом восени. Інтенсивність денітрифікації зростає при збільшенні концентрації NO3- в ґрунті; тому ґрунт може втратити до 40% азоту через застосовувані нітратні добрива під час денітрифікації.

Випаровування

Випаровування - це процес втрати азоту з ґрунту, викликаний випаровуванням аміаку з поверхні або верхніх шарів ґрунту. Втрати через випаровування складають близько 5%, але вони можуть навіть перевищувати 25% застосованого азоту, залежно від ґрунтово-кліматичних умов, дози та форми добрив, а також способу і часу застосування

Чинники, що впливають на процес

• Температура: Збільшення температури призводить до більшого вивільнення аміаку.
• Вологість: Коли вміст води в ґрунті зменшується (особливо на поверхні), аміак виділяється у більшій кількості.
• Аерація: Більш значне випаровування аміаку відбувається в анаеробних умовах.
• рН: На випаровування аміаку впливає, переважно, значення рН; це найчастіше зустрічається на лужних ґрунтах.
• Інші фактори: Тип ґрунту - вміст глинистих часток (а також стабільних органічних речовин) зменшує втрати аміаку через випаровування.

Рекомендації:

Випаровування відбувається після застосування добрив, що містять велику кількість аміачного азоту (наприклад, рідкі добрива, шлам, осад стічних вод та перегній) на поверхні ґрунту (таблиця). Метод і швидкість застосування добрив є вирішальними у цьому випадку, особливо в перші години після застосування, як це задокументовано на схемі 4. Азот також випаровується під час поверхневого нанесення мінеральних азотних добрив, що містять аміак, або в яких утворюється аміак (наприклад, сечовина).

Ключова інформація

- Основна частка азоту в органічних сполуках азоту (мікробна біомаса, метаболіти організмів, що живуть у ґрунті, залишки рослинних та тваринних організмів, стабільні органічні сполуки тощо), азот яких, в основному, недоступний рослинам.

- З загальної кількості азоту лише 1-2% доступні для рослин у формах NH4+ та NO3-, які разом називають мінеральним азотом (Nmin).

- Найбільш доступний азот, як правило, буває на орних землях, де азот виділяється внаслідок мінералізації органічних речовин, але через вилуговування, особливо за межами вегетаційного періоду, більша або менша кількість азоту поступово зміщується, і остаточно змивається з коріння культур.

Використана література доступна у авторів.

За фінансової підтримки Міністерства сільського господарства за проектом № QH 91081

Інж. Йіндржіх Чені, доктор наук

Проф. Інж. Вацлав Ванек, кандидат наук

Інж. Ондрей Козловськи, доктор наук
Чеський Агротехнічний Унверситет в м. Прага

Факультет агробіології, харчових продуктів та природних ресурсів
Кафедра агроекологічної хімії та харчування рослин

Категорії статей

ВТРАТИ АЗОТУ ПІД КОНТРОЛЕМ

Азот є одним з найважливіших макроелементів, який є у складі кожної частини рослини. Саме він є важливою складовою хлорофілу, що надає рослинам зеленого забарвлення. Азот легко вимивається з ґрунту, а забезпечення його у достатній кількості сприяє повноцінному розвитку та продуктивності рослини.

В агрономічній практиці азот називають елементом зростання. І це так, оскільки всі ростові процеси, фотосинтез і обмін речовин були б неможливі без участі цього елемента мінерального живлення. Адже він формує урожай і покращує біохімічні показники його якості. Перш за все, він є структурним компонентом азотовмісних органічних сполук і бере активну участь у всіх життєво важливих обмінних процесах, які проходять в рослинах протягом усього їх вегетаційного періоду.

Рослини споживають азот, розчинений у воді. Тому погодні умови протягом сезону відіграють важливу роль в цьому відношенні. В сухих умовах рослини не можуть вбирати азот – як і будь-які інші поживні речовини – навіть якщо вони знаходяться в ґрунті. З іншого боку, рясні дощі і зрошення можуть призвести до вимивання азоту, особливо на легких ґрунтах. Впливає і щільність ґрунтів на ріст коренів, тому рослинам стає важко вбирати азот та інші поживні речовини на таких ґрунтах.

Без сумніву, головна роль у підвищенні врожаю сільськогосподарських культур, покращенні його якості, а також збереженні родючості ґрунту належить саме азотним добривам. Однак при їх використанні постають питання раціональності, економічності й екологічної безпеки. Основними причинами зниження ефективності азотних добрив є непродуктивні втрати внесеного азоту в газоподібній (N₂) та нітратній (NO₃) формах.

Органічні рештки містять в собі азот, вони під дією мікроорганізмів мінералізуються, потім переходять в амонійну форму, потім в нітратну, і потім відновлюються до форм, які втрачаються через нітрифікацію.

Рух і перетворення азоту

Азотні добрива містять різні форми азоту: нітратну, амонійну та амідну. Коренева система рослин здатна поглинати лише нітратну та амонійну форми.

Проте амонійна форма азоту краще поглинається рослинами на лужних ґрунтах, тоді як нітратна форма ліпше засвоюється на кислих ґрунтах, що слід врахувати при виборі добрив.

Амідна форма взагалі не поглинається кореневою системою і потребує перетворення в ґрунті (нітрифікації) до нітратної форми, аби стати доступною для рослин, що дає певний запас часу – відтермінування використання.

• Мінералізація – перетворення азоту з органічних сполук (наприклад, сечовини органічних добрив, завдяки мікроорганізмам в неорганічні сполуки);
• Нітрифікація – перетворення в іони NH₄ нітрату (NO₃). У цьому процесі беруть участь бактерії Nitrosomonas і Nitrobacter;
• Денітрифікація – в анаеробних умовах безліч бактерій відновлюють нітрат (NO₃) до молекулярного азоту (N₂) або до оксидів азоту. Ці газоподібні сполуки швидко вивітрюються;
• Вимивання– Іони NH₄ залишаються у ґрунтовому розчині і вимиваються, якщо їх не поглинуть рослини або мікроорганізми. Це призводить не тільки до втрати азоту, як поживної речовини, а й до забруднення ґрунтових вод.

У структурі витрат на технологію вирощування мінеральні добрива становлять найвагомішу частку (біля 50%). З них найбільшу частку займають азотні. Це в той же час непродуктивні втрати нітратного азоту (найрухомішої форми), шляхом вимивання за межі кореневмісного шару ґрунту, що можуть сягати 30-40%, а газоподібні втрати і того більше – до 50%. Тому, розуміння шляхів потенційних втрат та знання способів їх зменшення є дуже актуальним в реаліях сьогодення, як з агрономічної, так і з економічної та екологічної точок зору.

На сьогоднішній день, для уникнення чи зменшення втрат добрив, можливі різні способи вирішення цієї проблеми. Серед яких:

• використання добрив з повільним чи контрольованим вивільненням поживних речовин (як правило, це капсульовані добрива з полімерним покриттям, проникність якого визначає швидкість вивільнення поживних елементів з капсули), що набуло найбільшого поширення;
• застосування добрив зі стабілізаторами азоту, до яких належать інгібітори нітрифікації і уреази.

Застосування інгібіторів уреази разом з карбамідом чи карбамід-вмісними добривами дозволяє призупинити на 1-2 тижні перетворення амідної форми азоту в амонійну. Даний процес відбувається з допомогою фермента бактеріального походження – уреази. Препарати на основі інгібіторів уреази запобігають втратам азоту у вигляді аміаку під час внесення карбаміду поверхнево, без його заробки. При цьому ґрунт має бути вологим.

Амідна форма засвоюється тільки через листя. За 1-4 дні вона перетворюється в амонійну. Якщо Добриво містить NH4 (амонійну форму азоту), то азот відразу ж з’єднується з ґрунтом.

Амонійна форма азоту не промивається, але недоступна рослинам. Щоб азот NH4 став доступний рослинам, повинен пройти процес нітрифікації, тобто бактерії повинні перетворити його в NO3 – нітратну форму азоту.

Для перетворення амонійної в нітратну форму необхідно від 7 до 40 діб, в залежності від температури. Процес переходу з однієї форми в іншу можна зобразити так:

Вплив температури на швидкість трансформації форм азоту

В основному азот вноситься у вигляді амідної, амонійної, нітратної форм. Існує ціла низка негативних чинників, які впливають на використання можливого потенціалу азотного підживлення.

Причини та наслідки неефективного використання добрив

Дефіцит азотних добрив на ринку та ціни, які постійно зростають, змушують сільгоспвиробників задумуватись про способи покращити ефективність внесення добрив та зменшити відсоток втрати діючої речовини від нітрифікації, вимивання та переходу азоту в газоподібний стан. Отже, для того, аби зменшити витрати на азотні добрива, потрібно або покращити їх ефективність або здобути азот іншим шляхом.

Одним із способів підвищення ефективності азотних добрив, що містять азот в аміачній, амонійній та амідній формах є застосування інгібіторів нітрифікації. Механізм дії останніх полягає в пригніченні активності бактерій роду Nitrosomonаs, з допомогою яких відбувається процес нітрифікації – перетворення азоту амонійної форми NH₄ + в нітратну NO₃ – .

Інгібітори нітрифікації широкого застосовуються в сільськогосподарському виробництві багатьох розвинутих країн, де вони використовуються під такі культури, як кукурудза, рис, пшениця, бавовник, ріпак, овочеві культури та ін.

Для вирішення цих питань компанія «Хімагромаркетинг» пропонуємо препарат ДМПФ, що містить у своєму складі 3,4 – діметілпіразолфосфат (DMPP), який може використовуватись із добривами, які містять азот в амідній, аміачній чи амонійній формах. Цей препарат блокує діяльність бактерій Nitrosomonаs, які сприяють переходу азоту у нітратну форму, яка є найбільш рухливою та легше всього вимивається з ґрунту. Цей препарат вноситься на поверхню ґрунту і блокує діяльність цих бактерій, проте не вбиває їх. Внесення такого препарату дозволяє зберігати азот в амонійній формі протягом 4-8 тижнів. Препарат має бути зароблений в ґрунт протягом 10 днів.

ДМПФ, КП (3,4 – діметілпіразолфосфат (DMPP) 980 гр/кг).

DMPP затримує бактеріальне окислення іону амонію (NН4 +), пригнічуючи на певний час (від 4-х до 10 тижнів) активність бактерій роду Nitrosomonas в грунті. Ці бактерії сприяють трансформації іонів амонію в нітрити (N02), які потім трансформуються в нітрати (N03). Таким чином, DMPP запобігає втраті азоту у вигляді вимивання нітратів і перешкоджає утворенню закису азоту у верхніх шарах грунту, з подальшим випаровуванням азоту в атмосферу. При цьому вирішується також проблема надмірного накопичення нітратів в рослинах.

СПОСІБ ЗАСТОСУВАННЯ:

• Внесення спільно з рідкими азотними добривами КАСми (в одному баку).
• Обприскування площ робочим розчином препарату,
• на яких були внесені кристалічні азотні добрива ( з обов‘язковою заробкою в грунт).

Кратність внесення: 1 – 2 за сезон, але не частіше ніж 1 раз на 3,5 – 4 місяці.

Кількість робочого розчину: 200 – 400 л/га.

Норма препарату: 25 – 35 г/га.

ПЕРЕВАГИ ЗАСТОСУВАННЯ:

Сповільнення нітрификації дає ряд переваг, які сприяють підвищенню эфективності добрив:

• Скорочуються втрати від промивання нітратів в нижчі шари грунту та зменьшення їх потрапляння в ґрунтові води;
• Зменьшуються втрати азоту у вигляді парникового газу NO2, що позитивно впливає на екологічну ситуацію в світі;
• Пролонговане амонійне підживлення культур позитивно впливає на збільшення урожаю та його якості.
• Зниження затрат на застосування добрив, скорочення норм внесення та відмову від багаторазових внесень.

ЩИРО БАЖАЄМО ВАМ ВИСОКИХ ДОСЯГНЕНЬ У ПОТОЧНОМУ РОЦІ.