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
Использование разных видов азотных удобрений
Азотные удобрения повышают урожай сельскохозяйственной культуры и улучшает его качественные показатели. Это выражается в показателях вегетативной массы растения, содержании белка. При недостатке азота в растении замедляется их рост и развитие.
Главным поставщиком азота в растение служит почва. При этом уровень обеспеченности растений почвенным азотом характеризуется таким важным показателем, как гумус. В отдельных почвенно-климатических зонах мощность гумусового горизонта различна — от 1,0-1,5 м в черноземных районах, с содержанием гумуса 4-7%, до 0,3-0,4 м в сероземах с содержанием гумуса 1-2%.
С мощностью гумусового горизонта тесно взаимосвязано и содержание главных органогенных химических элементов почвы. Так, если в составе гумуса черноземных почв преобладают соединения гуминовой кислоты, то в сероземных почвах основная роль в гумусообразовании принадлежит фульвокислотам. Соответственно изменяется и окраска гумусового горизонта, так светлая окраска почвы пустыни значительно отличается от черной окраски черноземов.
Круговорот азота в природе
Чем выше показатель гумуса в почве и чем мощнее гумусовый горизонт, тем выше естественное плодородие, в котором имеется азот, фосфор, калий, медь, магний, цинк и другие элементы.
Азот – один из необходимых для растения элемент питания. Каждый вид аминокислот содержит азот. Он находится в составе хлорофилла, нуклеиновых кислот, ферментов и витаминов. Входит в состав неорганических соединений — аммонийных солей и солей азотной кислоты. Из вегетативных органов растения выше содержание азота в молодых листьях, менее в плодах, где азот накапливается в форме белков.
Основная часть азота находится в почве в виде органических соединений, нерастворимых в воде и недоступных растениям.
Органический азот доступен растениям после минерализации, осуществляемой почвенными бактериями использующих гумус в качестве источникапитания. Интенсивность данного процесса также тесным образом зависит от физико-химических свойств почв (ее механического состава), условий температурного режима и влагообеспеченности. Также часть азота может поступать из атмосферы в виде осадков и непосредственно выделяться из нижних слоев воздуха. Существует два взаимосвязанных между собой пути извлечения азота из атмосферы: неорганический, биохимический.
Азот в жизни растений
При низком азотном обеспечении уровень хлорофилла в листе снижается, лист теряет зеленую окраску, приобретает светло-зеленый окрас, заметно сокращается размер пластинки, снижается рост ветвей и побегов. Кроме того, растения становятся восприимчивы к стрессовым условиям внешней среды (например: ветер, засуха).
Растение использует в питании преимущественно минеральные соединения азота, в виде солей аммония и нитратов. Свободный азот воздуха растение (кроме представителей семейства Бобовых) усваивать не может. Представители семейства Бобовых используют атмосферный азот через жизнедеятельность клубеньковых бактерий растущих на корнях.
Применение азотных удобрений, нормы внесения
Азотные удобрения выпускаются в различных формах (порошок, гранулы, жидкие) и применяются для основного и предпосевного внесения, а также в виде подкормки.
При этом, существуют некоторые ограничения по срокам использования азотных удобрений. так, минеральные однокомпонентные азотные удобрения не применяют в качестве основного осеннего удобрения, используется только комбинированный состав (например, нитроаммофоска).
В качестве предпосевного удобрения минеральный азот используют в регионах с высоким количеством осадком и преимущественно на почвах с легким механическим составом.
Удобрения содержащие азот делятся на минеральные, органические и органоминеральные.
Органические удобрения являются экологически чистым видом удобрений, так как их основным компонентом служит именно гумус. Кроме того, органические удобрения обогащают почву макро- и микроэлементами, витаминами. Основным видом органических удобрений является навоз. Навоз ориентировочно содержит 0,2-0,7% азота, 0,1-0,5% фосфора и 0,2-0,7% калия.
Наиболее эффективно использовать свежий навоз в период осенней перекопки почвы. Весной и летом используют перепревший навоз либо компост. Под плодовые деревья весной вносят до 3-х ведер навоза, а под кустарники 1 ведро органического удобрения.
При использовании в период активной вегетации растений навоз необходимо дополнительно подготовить. Например, для приготовления подкормки томатов используют 1 ведро навоза и 30 л воды. Полученный состав настаивают в течение 3-5 дней и затем поливают в объеме 2-3 л разбавленного навоза под растение.
В настоящее время популярность приобретают бактериальные органические удобрения, которые содержат колонии бактерий, преобразующих атмосферный азот ил минерализующих органическое вещество почвы. Бактериальные удобрения служат для ускорении процесса перехода труднодоступных форм питательных веществ в легкодоступные. В современном производстве получили популярность азотобактерин и фосфоробактерин.
Органоминеральные удобрения представляют собой комплексные составы, сочетающие органическую основу и минеральные добавки.
Существует несколько типов таких удобрений:
- гранулированные;
- жидкие;
- пастообразные.
Жидкие органоминеральные удобрения характеризуются способностью повышать содержание гумуса в почве. Гранулированные органоминеральные удобрения — это удобрения в виде гранул с размером частиц от 1,5 до 5 мм, где главное достоинство — длительное воздействие на растение, пока гранулы не растворятся полностью.
Виды минеральных азотных удобрений
Азотные удобрения выпускаются в следующем ассортименте:
- аммиачные удобрения;
- нитратные удобрения;
- аммонийно-нитратные удобрения;
- амидные удобрения;
- жидкие азотные удобрения.
Самое популярное на сегодня однокомпонентное азотное удобрение — это аммиачная селитра. Выпускается преимущественно в гранулах кремового цвета на 33-34% состоящих из азота. Аммиачная селитра легко и быстро усваивается культурами и подходит для практически всех сельскохозяйственные культуры.
Самое концентрированное (46% азота) азотное удобрение – мочевина, выпускается в виде гранул белого цвета. Хорошо растворяется в воде и допустима в виде компонента для смесей, универсально для подкормки всех сельскохозяйственных культур. Мочевина наиболее высокоэффективна на нейтральных по кислотности почвах.
Существуют и комбинированные удобрения, в состав которых входит азот. Лучшим комбинированным азотным удобрением является нитроаммофоска.
Как в частном огородничестве, так и в промышленном сельскохозяйственном производстве наиболее экономически оправдано использование комплексных удобрений с содержанием азота 10-21%.
Несмотря на важнейшие свойства минеральных удобрений, азотные представляют наибольшую опасность при передозировке. Высокое внесение азота накапливается в свежих овощах в виде нитратов и нитритов — опасных для здоровья людей веществ.
Аммиачная селитра
Химическая формула селитры аммиачного типа — NH4NO3. Это удобрение обладает высокой эффективностью, так как в состав элемента входит около 35 процентов чистого азота. Такое удобрение может вноситься в почву двумя путями, как основное удобрение и как часть подкормки.
Удобрение отлично подходит для сухой почвы. На влажной почве — теряет свои свойства. Повышенная влага попросту вымывает раствор. Не стоит вносить аммиачную селитру осенью, если почва имеет песчаную основу.
Аммиачную селитру необходимо хранить в специальных условиях. Наиболее подходящим местом для хранения будет защищенное от влаги помещение. При смешивании компонента с суперфосфатом, следует добавлять около 15 процентов селитры. Перед тем, как смешивать две данные смеси необходимо для начала в тару с суперфосфатом добавить вещество, которое имеет нейтрализующее действие.
Аммиачная селитра значительно увеличивает кислотность почвы. Если вы внесете удобрение и не увидите негативных свойств, то не стоит расслабляться, так как зачастую сразу они не проявляются.
Именно по этой причине специалисты советуют использовать дополнительное нейтральное вещество, чтобы снизить к нулю повышение кислотности от простого добавления аммиачной селитры. Таким образом на один килограмм селитры приходится около 0,7 килограмма гашенной извести или другого подобного компонента.
Существуют очень много смесей уже в готовом виде. Хороший вариант — смесь, в которую входят около 60 процентов аммиачной селитры и 40 процентов вещества нейтрализующего типа. Такая смесь в себе также содержит около 20 процентов азота в чистом виде.
Сульфат аммония
Сульфат аммония (NH4)2SO4, в его состав входит около 20 процентов чистого азота.
Отличается доступностью для самых простых растений. Вещество можно не боясь вносить, как удобрение и в осенний период. Сульфат подходит как в качестве основной подкормки растения, так и при дополнительной.
Вещество способно существенно подкислять грунт. В таком случае следует использовать вещество, которое направлено на нейтрализацию. Таким веществом может быть мел, известь или доломит.
Специалисты не рекомендуют смешивать компонент вместе с удобрениями на основе щелочи: зола, томасшлак, известь. Сульфат аммония прекрасно подходит для картофеля.
Сульфонитрат аммония
Представляет собой аммиачно-нитратное удобрение. Содержит около 26 процентов азота в чистом виде, 18 процентов аммиачной и 8 процентов нитратной основы. На различных видах почвы при использовании требуется добавление нейтральных веществ, чтобы устранить повышение кислотности в почве.
Хлористый аммоний
Аммоний хлористого типа – химическая формула NH4Cl. Белый порошок, который состоит из мелких кристаллов. Хорошо рассеивается, закрепляется в почве и не вымывается.
Имеет существенный недостаток. На 100 кг азота, внесеного в почву, вместе попадает около 250 кг хлора, который существенно вредит растениям
Натриевая селитра
Химическая формула — NaNO3. Содержание в нем азота намного меньше, чем в предыдущих вариантах – 16 процентов. Это щелочное удобрение имеет несколько преимуществ перед аммиачными. Не должна вноситься в грунт в осенний период, так как все положительные вещества слишком обильно вымываются водой. Удобрение прекрасно подходит для дополнительной подкормки, но некоторые специалисты применяют его в качестве основной.
Кальциевая селитра
Химическая формула — Ca(NO3)2. В состав данного удобрения входит еще меньше азота – всего 15 процентов. Если почва имеет повышенную кислотность, то при добавлении кальциевой селитры ее физические параметры значительно улучшаются. Удобрение нужно измельчать перед тем, как вносить его в почву.
Мочевина
Эффективное удобрение, в него входит 43 процента азота. Кислотность примерно такая же, как и у аммиачной селитры. При использовании мочевины на кислых почвах следует использовать дополнительно вещества по нейтрализации.
Мочевина — прекрасное удобрение для внекорневой подкормки. Не обжигает листву.
Жидкие азотные удобрения
Преимущества:
- Высокое содержание азота;
- Лучше усваивается растениями;
- Долгий срок действия;
- Более равномерное распределение.
Недостатки удобрений в жидком виде:
- Сложнее хранить и перевозить;
- Если удобрение попадет на листья, то там моментально образуются ожоги;
- Для внесения удобрений в почву нужны специальные инструменты.
Аммиак в жидком виде имеет формулу — NH3. Сам по себе он представляет газ, который обладает весьма резким и неприятным запахом. В состав такого газа входит 28 процента азота.
Органические азотные удобрения
В них азот присутствует в небольшом количестве. В навозе до одного процента, в птичьем помете — до 2,5 процентов.
Компостные кучи, где преобладает торфяная основа содержат азота около полутора процентов. Сидераты до 1 процентов азота: донник, вика, клевер. Озерный ил — около двух с половиной процентов чистого азота.
Применять органические удобрения как единственный источник азота не рационально.
Наиболее рациональным является внесение минеральных азотных компонентов в почву. Выбор того или иного вида за вами, основывайте свой выбор, отталкиваясь от качества вашего грунта.
Источник