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).

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