Отрицательное значение нитрификация почвы это

29. Процессы нитрификации , положительное и отрицательное значение .

Нитрификация Аммиак, образующийся в почве, навозе и воде при разложении органических веществ, довольно быстро окисляется в азотистую, а затем азотную кислоту. Этот процесс называется нитрификацией. С. Н. Виноградским было установлено, что существует две группы нитрификаторов — одна группа осуществляет окисление аммиака до азотистой кислоты — первая фаза нитрификации, а вторая группа — окисление азотистой кислоты в азотную — вторая фаза нитрификации. Бактерии и той и другой групп являются грамотрицательными организмами. Бактерии первой фазы нитрификации представлены четырьмя родами: Nitrosomonas, Nitrosocystis, Nitrosolobus и Nitrosospirila. Единственный микроорганизм, детально изученный до настоящего времени, — Nitrosomonas europaea (имеют овальную, почти кокковидную форму клеток размером 0,6—1,0 X 0,9—2,0 мкм). Вторая фаза нитрификации вызывается представителями родов Nitrobacter, Nitrospina и Nitrococcus. Nitrobacter имеют удлиненную, грушевидную форму, более узкий конец часто загнут в виде клювика. Размножение Nitrobacter происходит путем почкования, причем дочерняя клетка бывает обычно подвижна, так как имеет один латерально расположенный жгутик. Нитрифицирующие бактерии обычно культивируют на простых минеральных средах, содержащих аммиак или нитриты, служащих окисляемыми субстратами, и углекислоту, являющуюся источником углерода. В качестве источников азота эти организмы используют аммиак, гидроксиламин и нитриты. Нитрифицирующие бактерии развиваются при рН 6,0 – 8,6, при оптимуме 7,0—7,5 Нитрификаторы являются облигатными аэробами. С помощью кислорода они окисляют аммиак в азотистую кислоту (первая фаза нитрификации), а затем азотистую кислоту в азотную (вторая фаза нитрификации). Предполагают, что процесс нитрификации происходит в несколько этапов. Первым продуктом окисления аммиака является гидроксиламин, который затем превращается в гипонитрит, гипонитрит — в окись азота и наконец в нитрит. В дальнейшем нитрит образует комплекс NО2- * Н2О, который далее окисляется до NОз-. Процесс нитрификации, являясь важным звеном в круговоро­те азота в природе, имеет как положительные, так и отрицатель­ные стороны. Переведение азота из аммонийной формы в нитрат­ную способствует обеднению почвы азотом, поскольку нитраты легко вымываются из почвы. В то же время нитраты — хорошо используемый растениями источник азота. Связанное с нитрифи­кацией подкисление почвы улучшает растворимость и, следова­тельно, доступность некоторых жизненно необходимых элемен­тов, в первую очередь фосфора и железа.

30. Процесс денитрификации.

Меры предупреждения потерь нитратных удобрений

В почве совершается ряд процессов, в результате которых окисленные формы азота (нитраты, нитриты) восстанавливаются в окислы азота или молекулярный азот. Это приводит к существенным потерям из почвы ценных для растений соединений. Восстановление нитратов и нитритов до газообразных азотных соединений происходит в результате процессов прямой и косвенной денитрификации. Под прямой денитрификацией подразумевают биологическое восстановление нитратов, а под косвенной — химическое восстановление нитратов. Прямая, или биологическая, денитрификация, в свою очередь, расчленяется на процессы двух типов — ассимиляторную и диссимиляторную денитрификации. При ассимиляторной денитрификации нитраты восстанавливаются до NH3, который служит источником азота для построения клеточных веществ. К указанной денитрификации способны растения и многие микроорганизмы. В процессах диссимиляторной денитрификации нитраты используются в качестве окислителя органических веществ вместо молекулярного кислорода, что обеспечивает микроорганизмы необходимой энергией. Эти энергетические процессы называются процессами нитратного дыхания. Преобладающими родами денитрификаторов в почве являются Pseudomonas, Paracoccus. Помимо отмеченных мезофильных микроорганизмов, денитрификацию могут вызывать и термофильные бактерии, развивающиеся при температуре 55—65° С. Это спорообразующие бактерии, относящиеся, к роду Bacillus. Денитрифицирующие бактерии используют нитраты, в качестве акцептора водорода при отсутствии О2 для окисления органических веществ. При нитратном дыхании органические вещества полностью окисляются до СО2 и Н2О. Таким образом, денитрификаторы растут аэробно без нитратов или анаэробно в их присутствии. Большинство органических субстратов, использующихся в аэробном окислении, может быть потреблено при отсутствии О2, но с нитратами в среде. Существование денитрификаторов в анаэробных условиях обеспечивают не только нитраты, но и нитриты. В зависимости от вида микроорганизма, осуществляющего диссимиляторную денитрификацию нитратов или нитритов, конечными продуктами этих процессов являются N2, N2O, NO. Один из путей снижения потерь азота почвы и удобрения вследствие денитрификации и вымывания нитратов — применение ингибиторов нитрификации. Эти препараты тормозят нитрификацию и сохраняют минеральный азот почвы и удобрений в аммонийной форме.

Источник

Отрицательное значение нитрификация почвы это

Из трех макроэлементов NPK, азот самый интересный и его оптимизация в минеральном питании имеет первостепенное значение для культур.

АгроСайт постарается понятно объяснить вам сложный процесс нитрификации с практической точки зрения.

Это самый ценный опыт, которым мы хотим с вами поделиться и надеемся, что вы найдете ответы на многие вопросы в агрономии если проникнитесь предложенной информацией…

Нитрификация – превращение аммиачного азота в нитратный.

Разберем для начала формулу на картинке, которая полностью отражает процесс нитрификации со всех сторон:

Чтобы вам лучше понять, о чем пойдет речь, прочитайте о формах азота в статье АЗОТНЫЕ УДОБРЕНИЯ >>

1. Первый элемент C:N это органическое вещество почвы или гумус, которое под воздействием микроорганизмов превращается в аммиачную форму азота. Процесс называется Аммонификация и может протекать как при наличии кислорода так и без него. Чем больше в почве органического вещества, тем больше аммиачного азота высвобождается. Данная форма азота нестабильна и является промежуточной. Часть аммиачного азота присоединяется к ППК почвы, часть поступает напрямую для питания растений, а остальная при наличии кислорода вовлекается в процесс нитрификации. Именно поэтому данная форма азота не является диагностической, но анализировать содержание аммонийной формы необходимо.

2. Вторя часть формулы это превращение аммиачной формы (NH₄) азота в нитритную. Процесс протекает только при наличии кислорода (O₂) за счет микроорганизмов. Содержание нитритов в почве анализировать не требуется, так как они немедленно окисляются до нитратов.

3. Третья часть это превращение нитритной формы (NO₂) в нитратную (NO₃). Процесс также протекает только при наличии кислорода (O₂) и за счет микроорганизмов. Содержание нитратов в почве для большинства зон земледелия является диагностическим и важным в планировании азотных удобрений.

Основной тезис — Для оптимального процесса нитрификации нужны микроорганизмы. Микроорганизмы живут и активно работают только при наличии всех факторов: влаги, тепла, органического вещества и достаточного количества кислорода (т.е. аэрации).

Температура.

При температуре почвы от 10 до 30 градусов скорость нитрификации резко возрастает. Поэтому ранний посев в непрогретую почву без стартовой дозы азота в нитратной форме проигрывает поздним срокам сева культур, которые попадают в более комфортные условия по содержанию нитратного азота. А весенняя подкормка азотом озимых культур в свою очередь дает хорошие результаты по тем же самым причинам.

Повышение температуры почвы выше 35 градусов резко снижает процесс нитрификации, поскольку бактерии не могут выносить высокие температуры.

Влага.

Недостаток влаги негативно сказывается на процессе нитрификации. Микроорганизмы как и все живое не могут без воды. Именно поэтому не рекомендуют производить зяблевую обработку по сухой почве. Но помните как только осадки снабдят почву влагой процесс возобновится, поэтому подумайте выворачивать «чемоданы» или нет. Чем раньше сделана зябь тем больше накопится нитратного азота к будущему сезону. Подробнее о зяби в статье ВСПАШКА ЗЯБИ .

Органика.

Содержание гумуса в значительной степени влияет на накопление нитратного азота. Но к сожалению оно закономерно растет с юга (степная зона) 3-4% на север (лесостепная зона) 6-7%. Так же как снижается сумма эффективных температур. Соответственно идеальные условия для накопления нитратов в почве расположены в южной лесостепной зоне с содержанием гумуса 5-6%. Данные по Западной Сибири.

Воздух.

И самое главное это наличие кислорода или хорошая аэрация корнеобитаемого слоя почвы. Чем глубже проводятся обработки почвы, тем лучше снабжение микроорганизмов кислородом в гумусовом горизонте. Нитрификация без кислорода невозможна. При этом вспашка с оборотом пласта нежелательна, так как основная масса микроорганизмов находится ближе к поверхности и после оборота большая часть бактерий распределяется в более глубокий горизонт. Глубокое рыхление без оборота предпочтительнее.

ВОПРОСЫ.

Сколько нитратного азота накапливается за сезон?

Для условий Западной Сибири от 40 до 80 кг/га, в зависимости от наличия всех факторов обеспечивающих нитрификацию. В Европейской части показатели выше на 30-40%.

Какую урожайность можно получить?

Ответим на примере яровой пшеницы по южной лесостепной зоне Западной Сибири. Расчеты учитывают только почвенное плодородие, без поступления азота за счет удобрений.

По парам.

• Содержание нитратного азота перед посевом 96 кг/га обеспечит 17 ц/га
• Накопление за счет нитрификации 80 кг/га обеспечит 15 ц/га
• Общая урожайность составит 32 ц/га.
• Полная защита растений обеспечит вам еще 25% и урожайность составит 40 ц/га.

По зяби (глубокая обработка)

• Содержание нитратного азота перед посевом 58 кг/га обеспечит 10 ц/га
• Накопление за счет нитрификации 80 кг/га обеспечит 15 ц/га
• Общая урожайность составит 25 ц/га.
• Полная защита растений обеспечит вам еще 25% и урожайность составит 31 ц/га.

По стерневому фону и по ноу-тилл

Ввиду слабого снабжения корнеобитаемого слоя кислородом скорость процесса нитрификации сильно снижается.

• Содержание нитратного азота перед посевом 34 кг/га обеспечит 6 ц/га
• Накопление за счет нитрификации 50 кг/га обеспечит 9 ц/га
• Общая урожайность составит 15 ц/га.
• Полная защита растений обеспечит вам еще 25% и урожайность составит 19 ц/га.

Примечания:

• Урожайность сортов фуражного направления с низким содержанием белка обеспечат более высокую урожайность.
• По группам спелости также будут различия в урожайности. Чем длиннее вегетация, тем больше нитратного азота накопится для потребления культурой.
• Азотные подкормки по вегетации затягивают вегетацию культур, что также косвенно повлияет на потребление нитратного азота из почвы, несмотря на малые количества вносимых д.в. азота по листу.
• Реальные потери урожайности без защиты растений составят 40% от общей урожайности по предшественникам. Урожайность составит 23 ц/га, 18 ц/га и 11 ц/га соответственно.

Выводы:

1. Контроль показателей содержания азота необходимо проводить ежегодно и в зависимости от агрохимических показателей планировать внесение азотных удобрений, порядок проведения посева и обработки зяби по полям.

2. При одинаковых затратах на защиту растений вы получаете прибавки урожайности 4 ц/га по стерне, 6 ц/га по ранней зяби с глубокой обработкой в 8 ц/га по пару. Задумайтесь об экономической эффективности.

3. Не забывайте о содержании фосфора. Подробнее в статье СОДЕРЖАНИЕ ФОСФОРА В ПОЧВЕ И ПРИМЕНЕНИЕ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ . Без него нитрификация бессмысленна . И обязательно проанализируйте содержание калия.

4. Если вы четко оптимизируете минеральное питание и проводите качественную защиту СХЗР, культура намного экономнее расходует влагу. Не верите? Тогда читайте как снизить коэффициент водопотребления в статье РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЛАГИ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ .

на рассылку АгроСайт-новости и получайте новые статьи на почту.

Источник

Нитрификация

Нитрификация – процесс окисления аммиака до азотистой, а затем азотной кислоты. Процесс в природе происходит в две фазы, каждая из которых осуществляется специфическими группами бактерий.

Первая фаза нитрификации– окисление аммонийных солей до солей азотистой кислоты (нитритов) осуществляется нитритнымибактериями – представителями родов Nitrosomonas, Nitrosocystis, Nitrosospira, Nitrosovibrio, Nitrosolobus,:

Вторая фаза нитрификации– окисление нитритов в нитраты осуществляется нитратными бактериями – представителями родов Nitrobacter, Nitrococcus, Nitrospira:

Нитрифицирующие бактерии открыл в 1889 г. С.Н. Виноградский. В настоящее время они объединены в семейство Nitrobacteriaceae. Это грамотрицательные микроорганизмы, облигатные аэробы или микроаэрофилы. Большинство их являются облигатными автотрофами, которые при наличии органических веществ не размножаются. Лишь некоторые из них включают в состав своих клеток углерод отдельных органических соединений (глюкозы, аминокислот). Основным источником углерода для нитрифицирующих бактерий является СО₂ воздуха, ассимиляция которого осуществляется в цикле Кельвина, а необходимая для этого энергия поступает в результате окисления аммиака. Процесс нитрификации локализован на цитоплазматической и внутрицитоплазматических мембранах. Ему предшествует поглощение аммиака и перенос его через ЦПМ с помощью медьсодержащей транслоказы.

Нитрификация происходит в почвах, озерах, морях, океанах. Она имеет как положительное значение, являясь важным этапом в круговороте азота в природе, так и отрицательное. Хотя нитраты хорошо усваиваются растениями и способствуют растворимости других необходимых растению элементов (например, фосфора и железа), они значительно легче и быстрее вымываются из почвы, чем аммонийные соли. Поступление азота с нитратами в воды морей и океанов составляет миллионы тонн в год. Поэтому интенсивная нитрификация может привести к обеднению почв азотом. С целью регуляции этого процесса вносят препараты, ингибирующие нитрификацию, например, нитропирин, пиридин и его производные. Эти препараты подавляют первую фазу автотрофной нитрификации, но не влияют на гетеротрофную нитрификацию.

Образовавшиеся при нитрификации нитраты подвергаются в почве дальнейшим превращениям: 1) они могут быть использованы высшими растениями; 2) могут вымываться в водоемы; 3) закрепляться в клетках микроорганизмов, которые используют нитраты в качестве источника азота; 4) восстанавливаться микроорганизмами до молекулярного азота и аммиака.

Источник