БИОЛОГИЧЕСКИЙ АЗОТ В ЗЕМЛЕДЕЛИИ
Вы здесь
Применение повышенных доз минеральных удобрений, интенсивные способы механической обработки почвы, мелиорация и другие агротехнологии значительно активизируют микробиологические процессы минерализации свежего органического вещества и гумуса, сопровождающихся уменьшением его запасов в почвах. Вследствие деградации гумуса почвы постепенно утрачивают агрономически ценные свойства: снижаются поглотительная и водоудерживающая способности, разрушается структура, увеличивается плотность, ухудшаются технологические качества и т.д. Эти процессы развиваются медленно, явно не проявляются и зачастую длительное время не вызывают тревоги о плодородии почвы.
Для предотвращения создавшейся в условиях интенсивного земледелия напряженной экологической обстановки необходима разработка принципиально новой его стратегии. В последние годы повысился интерес к нетрадиционным методам земледелия и растениеводства, предполагающим широкое использование биологических способов защиты и питания растений, позволяющим существенно ограничить использование ядохимикатов и уменьшить дозы азотных удобрений.
Важнейшая особенность экологического земледелия состоит в активизации природных азотфиксирующих систем, благодаря которым обеспечивается питание возделываемых культур преимущественно за счет биологического азота. Для получения максимального количества продукции с 1 га земли необходимо не только увеличивать поставки азотных удобрений, но и всемерно интенсифицировать биологическое азотонакопление.
Преимущество биологического азота не только в его безвредности. Для его накопления требуются относительно небольшие затраты энергии на активацию азотофиксирующих микроорганизмов. При биологической фиксации источником энергии, как правило, является солнце, фиксированный азот усваивается растениями практически полностью. Недостатком биологической азотфиксации как способа обеспечения растений азотом можно считать лишь то, что человечество еще не научилось достаточно эффективно управлять ею.
В обогащении почв азотом за счет усвоения его из атмосферы наибольшее практическое значение имеют такие группы почвенных микроорганизмов: клубеньковые бактерии, фиксирующие молекулярный азот в симбиозе с бобовыми растениями; широко распространенные в почвах многочисленные и разнообразные свободнодвижущие азотфиксирующие бактерии; микроорганизмы, способные усваивать молекулярный азот в ассоциациях с корневой системой не бобовых растений.
Бобовые культуры играют важную роль в мобилизации биологического азота, значение которого в общем балансе азота в земледелии, а следовательно, в повышении содержания в нем растительного белка, весьма существенно. Как известно, положительная роль бобовых культур в сельском хозяйстве тесно связана с жизнедеятельностью клубеньковых бактерий, с которыми бобовые растения находятся в тесных симбиотических отношениях. Продуктивность бобовых культур, их урожай, накопление ими биологического азота и растительного белка в значительной степени зависят от характера взаимоотношений макро- и микросимбионтов в каждом отдельном случае. Наиболее значимым приемом повышения эффективности симбиотической азотфиксации является внесение в почву препарата клубеньковых бактерий — ризобофита.
Способность бобовых растений в симбиозе с клубеньковыми бактериями усваивать атмосферный азот обеспечивает им экологические преимущества в условиях дефицита азота. Использование этого свойства в сельскохозяйственной практике позволяет значительно уменьшить или полностью исключить применение минеральных удобрений без существенного снижения урожайности бобовых культур, сохраняя плодородие почвы.
Использование ризобофита под бобовые культуры практически исключает необходимость внесения минерального азота, повышает урожайность, улучшает качество продукции. Применение бактериальных препаратов дает возможность направленно регулировать численность и активность полезной микрофлоры в ризосфере возделываемых культур, улучшать обеспеченность растений доступным азотом и благодаря этому повышать продуктивность растений и улучшать качество продукции. При разработке экологически сбалансированных и эффективных технологий выращивания сельскохозяйственных культур следует обращать особое внимание на функционирование ассоциативных микроорганизмов. Свободноживущие азотфиксаторы могут связывать в почвах 30-50 кг/га азота, а иногда и больше.
Ежегодное внесение в почву до 2,2 млн. т азота может обеспечить 50-60 кг этого элемента на 1 га пахотных земель. В последние годы объем используемых азотных удобрений составляет около 15-20% потребности, т.е. 10-15 кг/га. Такой острый дефицит азота в земледелии частично можно компенсировать более интенсивным использованием биологического азота. В современном земледелии удельный вес биологического азота в общем балансе этого элемента не превышает 10% и составляет только 6-8 кг/га пахотных земель. Оптимизируя агротехнические и микробиологические факторы, можно увеличить долю биологического азота в общем его балансе до 35 кг/га. В совокупности с азотом органических удобрений это составит около половины того количества азота, которое необходимо для поддержания высокой продуктивности агроэкосистем и возобновления плодородия почв.
Высокая эффективность использования биологического азота определяет большое практическое значение исследований, направленных на повышение его роли в азотном балансе земледелия. Во всех индустриально развитых странах проблема биологического азота — одна из важнейших в биологических исследованиях. Экологизация сельскохозяйственного производства приобретает в современном мире все большее значение в связи с глобальными нарушениями процессов круговорота основных биогенных элементов в искусственных агроценозах. Поэтому все более актуально широкое использование биологического азота. Являясь одним из основных звеньев экологизации сельскохозяйственного производства, биологический азот позволяет получать высокие стабильные урожаи, обеспечивая воспроизводство почвенного плодородия.
Источник
Управление азотом в почве
Открытие в начале 20-го века способа синтеза азотных (N) удобрений стало поворотным событием в истории человечества. Способность улавливать относительно инертный газ N2 и преобразовывать его в более реактивную форму аммиака (NH3) в конечном итоге привела к значительному повышению производительности сельского хозяйства. По оценкам, около половины населения земного шара в настоящее время зависит от азотных удобрений, необходимых для обеспечения их продуктами питания. Помимо выращивания сельскохозяйственных культур, азотные удобрения необходимы для поддержания таких видов деятельности, как животноводство, производство биотоплива и выращивание древесины.
Только часть азотных удобрений, внесенных на поля, удаляется с убранными культурами. Оставшийся азот участвует в ряде сложных биологических, химических и физических реакций, прогнозировать и управлять которыми может быть сложно. Этот нераскрытый азот может каскадом проходить через почву, микроорганизмы, растения, пресноводные и океанические экосистемы, продолжая свои реакции. Цель ответственного управления состоит в том, чтобы использовать азотные удобрения как можно эффективнее и свести к минимуму предотвратимые потери из почвенной системы.
Базовое понимание реакций азота в почве обеспечивает прочную основу для принятия разумных решений по рациональному использованию питательных веществ. Эта серия информационных бюллетеней (таблиц), изложенных ниже, охватывает основные преобразования азотных удобрений, которые происходят в растениеводстве. Из-за широкого спектра условий, которые встречаются на фермах, эти руководства содержат только общую информацию, которую необходимо адаптировать к местным условиям с помощью опытных специалистов.
1️⃣Нитрификация. Почвенные бактерии превращают аммоний (NH +) в нитрат (NO3) в течение нескольких дней или недель, когда почвы теплые и влажные. Существует множество источников аммония в почве, таких как компосты, навоз, растительные остатки и коммерческие удобрения. Независимо от источника азота, образующийся нитрат идентичен и подвержен одинаковым почвенным процессам. Большинство сельскохозяйственных и садовых культур используют нитраты в качестве основного источника питания азотом.
2️⃣Денитрификация. Нитраты могут улетучиваться в атмосферу, когда они превращаются в газ в результате реакций почвенного микробиологического восстановления. Денитрификация происходит быстрее всего, когда почвы насыщены водой и содержание кислорода в почве низкое, но процесс продолжается даже во влажных ненасыщенных почвах.
В зависимости от почвенных условий, образующийся газ может быть N2, N2O (закись азота) или NO (окись азота). Эти последние два газа оказывают пагубное воздействие на атмосферу.
3️⃣Превращения мочевины. Мочевина является наиболее часто используемым азотным удобрением в мире. При нанесении в почву, она сначала подвергается расщеплению естественным ферментом (уреазой) на аммоний. Впоследствии аммоний преобразуется в нитрат с помощью нитрифицирующих бактерий. Понимание этих преобразований помогает принимать управленческие решения для наиболее эффективного использования мочевины.
4️⃣Улетучивание аммиака. В щелочной почве аммиак, содержащийся в удобрениях и навозе, химически превращается в газообразный аммиак, который может улетучиваться в атмосферу. Это не только экономическая потеря ценного питательного вещества, но и отрицательное влияние на качество воздуха. Существует ряд практических приемов управления ростом растений, азотом и водой. Чтобы свести к минимуму потери от выщелачивания нитратов, требуется тщательное планирование управления питательными веществами и методов орошения.
5️⃣Минерализация. Почвенные организмы превращают органические азотсодержащие соединения в аммоний и нитраты, прежде чем их можно будет использовать в качестве основных источников питания растений. Скорость минерализации определяет, насколько быстро источники питательных веществ, такие как компост, навоз, растительные остатки и органическое вещество почвы могут быть полезны для питания растений. Различные факторы окружающей среды и свойства органического материала во многом определяют скорость этого процесса.
6️⃣Иммобилизация. Почвенным микробам часто требуется больше азота, чем содержится в разлагающихся органических материалах, поэтому они включают неорганический азот в свою биомассу. Включение нитратов и аммония в органические соединения временно снизит их концентрацию в почве и оставит меньше неорганического азота, доступного для поглощения растениями в течение определенного периода времени.
7️⃣Динамика поглощения азота растениями. Ключом к эффективному питанию сельскохозяйственных культур является обеспечение азота в то время, когда растения могут его использовать. Многие культуры имеют определенные периоды максимального поглощения, а также другие периоды вегетации, когда поглощается меньше азота. Согласование сроков внесения азотных удобрений с этими периодами пикового спроса может улучшить извлечение азота и минимизировать вероятность выщелачивания нитратов. Понимание закономерности поглощения азота для каждого вида важно для разработки эффективных стратегий процесса удобрения.
Использование нитратов в оросительной воде💧 Нитраты в оросительной воде могут служить ценным источником питания сельскохозяйственных культур. Правильное использование этого нитрата требует точного химического анализа воды и оценки количества применяемой воды. Растения усваивают нитраты только в период созревания урожая. Орошение богатой нитратами водой в периоды, когда растения маленькие или когда транспирация низкая, не приводит к эффективному использованию нитратов. Для правильного использования воды и эффективного использования этого источника нитратов необходимы надлежащие методы орошения.
🌿Покровные культуры. Культуры, которые обеспечивают растительный покров почвы, но не убираются, предлагают несколько преимуществ для управления питательными веществами. Покровная бобовая культура обеспечит дополнительный азот следующей культуре, когда она будет уничтожена. Небобовые покровные культуры могут удалять нитраты и воду из почвы, что часто приводит к меньшему вымыванию (выщелачиванию) нитратов. Покровные культуры могут обеспечить множество других преимуществ, таких как защита от эрозии и среда обитания для диких животных и насекомых. Обработка остатков покровных культур требует заблаговременного планирования.
Азот — это питательное вещество для растений, которое чаще всего ограничивает рост и урожайность сельскохозяйственных культур. Недостаток N часто виден по замедленному росту и бледно-зеленым листьям.
Потери азота в воздух и воду можно рассматривать как отверстия в трубе. Труба представляет собой почвенную систему, содержащую множество форм азота, в том числе иммобилизованный азот или азот, “изолированный” органическим веществом. Цель управления азотом состоит в том, чтобы преобразовать как можно больше входящего азота в восстанавливаемый выходящий азот, минимизируя эти “утечки” из системы.
Источник
3 природных источника обогащения почвы азотом
Здравствуйте, дорогие садоводы. Меня зовут Валентина Ласкина, я веду небольшой блог о «делах садовых».
Читая различные источники по садоводству вижу, что в перечне макро- и микроэлементов, необходимых для развития растений, на первом месте стоит азот (N).
Для чего-же растениям нужен азот ?
Этот элемент важен для наращивания зеленой массы, а именно листьев и стеблей . Если растению не хватает азота, то оно медленно растет, слабо развивается и листья у него бледные. В таком случае нужна азотная подкормка.
Где ее взять? Самый простой способ приобрести азотное удобрение, их, кстати, множество в садовых центрах продается.
Но, обеспечить растения азотом можно и используя так называемое органическое земледелие.
3 природных источника обогащения почвы азотом
Первый способ. Посев бобовых культур:
- фасоль
- бобы
- горох
- люпин
- есть и другие, но эти, на мой взгляд, наиболее популярны
Корневые клубеньки этих растений содержат большое количество азота. После сбора плодов, или окончания цветения люпина, растения нужно срезать на уровне земли, после разложения корней — азот поступит в почву.
Второй способ. Внесение птичьего помета.
Здесь нужно действовать осторожно.
Это очень сильнодействующее удобрение и перед применением подлежит длительному компостированию.
Меня еще бабушка, а потом и мама учили, что куриный помет можно только сухой брать, и замачивать долго, и потом разбавлять еще — а то можно растения сжечь или они «жировать» будут.
Жирование растений — наращивание зеленой массы в ущерб плодоношению.
Но, можно приобрести в садовых центрах готовый к применению сухой птичий помет с подробной инструкцией по использованию.
Третий способ — «китайский». Настойка пера птиц.
Про этот способ мне знакомая китаянка рассказала.
Перо птицы нужно сложить в бак, ведро или бочку, залить водой, сверху придавить гнетом и поставить на 1,5 — 2 месяца в тень. За это время перо размокнет и превратится в «мешанку» , которой потом можно обкладывать растения как мульчей.
Этот способ я только для прочтения рекомендую, а не для использования. Поскольку здесь есть «но» и не одно «но».
1. Птичье перо — это аллерген. Склонным к аллергии лучше не пользоваться, а уж если у кого астма — тем более.
2. Где его взять?
- Ни в коем случае не лазить по чердакам с целью сбора голубиных или воробьиных перьев.
- Подходит только тем, кто сам или друзья и знакомые содержат домашнюю птицу.
3. Китай-китаем, там климат другой. У нас лето короткое, а внесение азотных удобрений, начиная с середины лета возможно лишь для внесения под такие культуры как шпинат, салат или другие не зимующие травки-муравки.
Это, конечно не полный перечень возможных вариантов получения азотных удобрений. Но и у меня не научный труд, а только скромный личный опыт.
✔ Буду рада если и Вы поделитесь своими знаниями в комментариях.
✔ За 👍 — буду отдельно благодарна.
Спасибо за внимание, до новых встреч.
Источник