Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Агропромышленность arrow Агрохимия

МАКРОЭЛЕМЕНТЫ И МАКРОУДОБРЕНИЯ

Азот и азотные удобрения

Значения азота для растений

Азот - один из основных биогенных элементов. Он входит в состав белковых веществ и многих других природных жизненно важных для растений органических соединений: липоидов, хлорофилла, алкалоидов, фосфатидов, нуклеопротеидов, многих ферментов. Содержание азота в некоторых растительных белках составляет 14,7-19,5%. В сухом веществе растений его содержание колеблется от 0,4 до 5%. Наибольшее содержание азота в семенные зерновых (1,5-3%) и зернобобовых (2,5-5%) культур в пересчете на сухое вещество, тогда как в соломе зерновых злаков его не превышает 0,4-0,6%. Потребность сельскохозяйственных культур в азоте сравнению с другими элементами питания оказывается чаще и больше. По сравнению с другими элементами эффективность удобрения азотом по влиянию на урожай является высокой. Известный агрохимик И. В. Тюрин (1957) отмечал, что азот был и остается лимитирующим элементом, а его постепенная аккумуляция - основной (решающий) фактор развития плодородия почвы.

В условиях интенсивного ведения сельского хозяйства в связи с урбанизацией основная часть товарной продукции сельскохозяйственного производства поставляется в города, экспортируется в другие страны. Бытовые органические отходы на полях почти не используются. Поэтому в почву может возвращаться только часть азота, содержащегося в отходах животноводческих ферм. Таким образом, создается открытая система производства, для поддержания высокой производительности которой возникает потребность в использовании дополнительной массы азота из воздуха, то есть промышленном производстве азотных удобрений.

Проблему азота в питании растений и в земледелии объясняют несколькими причинами. Во-первых, высшие растения не могут непосредственно потреблять свободный азот воздуха составляет 78,16% его объема. Только бобовые и некоторые другие растения с помощью клубеньковых бактерий способны частично усваивать этот элемент из атмосферы. Во-вторых, в земной коре содержание азота очень незначительный - 1,9 • 10-3%. Итак, большинство почв содержат ограничены его запасы. В-третьих, в условиях современного земледелия значительное количество азота непродуктивно теряется как с самой почвы, так и из внесенных удобрений.

В естественных условиях основным источником питания растений азотом нитраты ( ), соединения аммония ( ), в ограниченном количестве - органических анионов ( ), легкорастворимых амидов и простых аминокислот. При этом следует помнить, что бобовые растения вследствие симбиоза с клубеньковыми бактериями способны поглощать азот из атмосферы. Отношение клубеньковых бактерий и живых растений взаимополезные. Растения в равной степени используют аммиачную и нитратной форме азота, но при определенных условиях лучшим источником азота для растений является катионы , других - анионы . Преобладание одной формы азота над другой зависит от следующих факторов: реакция среды, состав в нем ионов, концентрация в растворе кальция, магния, аммонийных и нитратных солей, обеспеченность растений углеводами. Так, в условиях кислой реакции среды растения краше усваивают нитратную, в условиях нейтральной - аммонийную формы азота. Конечным продуктом усвоения той или иной формы азота являются белковые вещества, образующиеся в результате синтеза аминокислот. В растениях аминокислоты синтезируются в результате взаимодействия органических кислот с аммиаком. Поэтому трансформации различных форм азота, поступающих в растения, имеет определенные особенности. Например, аммиачная форма азота может сразу использоваться для синтеза аминокислот, азотная - проходит сложный путь биохимических превращений. С участием углеводов азотная форма азота ферментативно восстанавливается до аммиака:

По недостатка углеводов в растениях значительная часть нитратов и аммиака может накапливаться в клетках в свободном состоянии, что приводит к негативным последствиям. Аммиак, накапливающийся в клетках растений, отравляет их вследствие смещения равновесия реакции среды клеток в сторону ощелачивания. Поэтому растения, например свекла сахарная, имеющих незначительный запас углеводов в семенах, в первый период развития требуют лучшего обеспечения нитратной форме азота, в то же время зерновые культуры, картофель и другие, содержащие в семенном материале больше углеводов, эффективнее используют аммонийную форму азота.

В отличие от аммиака нитриты для растений неядовитые, но в случае их накопления в больших количествах в органах растений, могут вредно влиять на организмы людей и животных, которые потребляют эти растительные продукты. Следует отметить, что в большинстве сельскохозяйственных культур почти отсутствует механизм, который контролирует поступление нитратного азота.

Превращения аммиака в растениях происходит по схеме: яблочная кислота → аспарагиновая кислота → аммонийная соль аспарагиновой кислоты → аспарагин.

По аналогичной схеме с кетоглутаровой кислоты сначала образуется глутаминовая кислота, а затем, после присоединения аммиака - глутамин. Вследствие этого свойства в растениях при наличии достаточного количества углеводов остатки аммиака в определенной степени могут обезвреживаться. Реакцию ферментативного связывания аммиака свободными аспарагиновой и глутаминовой кислотами с участием энергии АТФ с образованием аспарагина и глутамина называют аминирования .

Все остальные аминокислоты, входящие в состав белка, синтезируются в результате обратного ферментативного процесса - переаминирования (трансаминирования), при котором аминогруппы переносятся от аминокислот к кетокислот и образуются различные органические кислоты, кроме аспарагиновой и глутаминовой.

Одновременно с синтезом органических кислот в растениях происходит их разложение - гидролиз до аминокислот с отщеплением аммиака. В старых тканях этот процесс преобладает над синтезом, а у молодых - наоборот. С аммиака, образующегося при разложении белков в растениях, синтезируются амиды - аспарагин и глутамин. Далее от них отщепляется аммиак, который не накапливается, а превращается в другие соединения.

Итак, в каком бы состоянии не вносили азот в почву - в составе органических или минеральных удобрений, в какой бы форме он не поступал в растения - нитратной, аммиачной, амидной или в свободной молекулярной во время симбиотической фиксации бобовыми растениями, в конечном обмене органических соединений в самих растениях при синтезе аминокислот и белков может участвовать только восстановленная форма азота. Все его формы вследствие химических и биологических преобразований в почве или преобразований непосредственно в растениях восстанавливаются до аммиака. "Аммиак является альфа и омега в обмене азотных веществ в растениях", - писал Д. Н. Прянишников.

Растения поглощают азот и синтезируют белок и другие азотистые вещества в течение всей вегетации, но интенсивность этих процессов и содержание азота как в целом в растении, так и в отдельных его органах разный в разные фазы роста и развития.

Во время прорастания семян запасные белки эндосперма расщепляются и продукты гидролиза используются для синтеза белков и развития органов растений.

Больше всего азота содержат молодые растения. По мере накопления органической массы содержание азота снижается, хотя абсолютное вынесения и увеличивается в результате непосредственного поступления его в растение в минеральной форме, которая поглощается из почвы. Меняется также и содержание азота в некоторых органах растений. Так, в конце вегетации азот листового аппарата свеклы сахарной используется на рост корнеплодов. В зерновых культур при формировании зерна он перемешивается с листьев в зерно. В многолетних растений значительная часть азота перед ноябрем поступает из листьев к стеблям и корням, а весной снова используется для роста молодых частей растений. Процесс повторного, иногда многократного использования растением элементов питания, усвоенных им ранее, называют реутилизацию .

Участие азота в важных жизненных процессах позволяет регулировать азотное питание растений и увеличивать их производительность. Повышение уровня азотного питания увеличивает усвоение растениями других элементов: Р, К, Са, Mg, S, Cu, Fe, Μn и Ζn. Оптимальное азотное питание растений интенсифицирует синтез белковых веществ, ускоряет рост и задерживает старение растительного организма, усиливает и продолжает жизнедеятельность листьев. При этом растения быстрее растут, образуют прочные стебли и листья интенсивно-зеленого цвета, улучшается формирование репродуктивных органов, повышается производительность. Однако слишком большое питания растений азотом не всегда приводит к повышению их производительности. Подтверждением этому есть примеры с практической агрохимии. Так, избыточное азотное питание масличных культур снижает содержание в семенные масла и повышает содержание белков. При этом лен не только состоит, но и снижается качество его волокна. В табака повышается содержание белков, ухудшает вкус, аромат и тонкость дыма. Кроме того, во время его горения возможно образование вредных для организма человека канцерогенных нитрозаминов. У плодовых культур замедляется созревание плодов, повышается их чувствительность к физиологическим заболеваний, ухудшается окраску. Снижаются также вкусовые качества и аромат, текстура и консистенция мякоти плодов, уменьшает их устойчивость к механическому повреждению во время уборки и хранения. Овощные культуры, в частности свекла столовая, листовые овощи и т.д., накапливают нитраты в больших количествах. В свеклы сахарной снижается сахаристость корнеплодов, повышается содержание небелкового азота, снижает выход сахара.

Итак, избыточное азотное питание нарушает нормальную жизнедеятельность растительного организма, что, в свою очередь, приводит к нежелательным последствиям: уменьшается содержание сухих веществ в зерне и корнеплодах, в кормовых культур снижается содержание минеральных веществ, что приводит к заболеванию скота тетании, ухудшается их силосования , снижается устойчивость плодов и овощей к механическим повреждениям при транспортировке и переработке в послеуборочный период, ухудшаются их вкусовые качества усиливается накопление значительного количества промежуточных продуктов (свободных аминокислот, нитратов, нитритов и т. д.); повышается чувствительность растений к болезням и вредителям (ржавчина, милдью, тля, блошки и др.); снижается коэффициент использования растениями азота из удобрений и почвы.

При недостаточном азотного питания тормозятся рост и развитие растений, в результате чего снижается их производительность. Недостаток азота прежде всего влияет на изменение окраски листьев. Сначала обесцвечиваются нижние листья: цвет меняется от интенсивно-зеленого до светло-зеленого, начиная от макушки до краев. Постепенно листья желтеют, приобретают оранжевого и красного оттенков. Жовкнення сопровождается отмиранием листьев. Если растения страдают не от недостатка азота, а от засухи, то желтеют и нижние, и верхние листья.

Вследствие азотного голодания задерживается рост растений, наблюдается визуально. Стебли становятся тонкими, вытянутыми, слабо ветвятся, размер листьев уменьшается, формирование репродуктивных органов ухудшается. Чаще всего азотное голодание растений отмечается на плохо окультуренных почвах, в случае запахивания значительного количества неразложившихся навоза, соломы или других растительных остатков с низким содержанием азота. Это явление наблюдается и тогда, когда весна холодная, сырая и в почве медленно накапливается доступен для растений азот, а также во время засухи после высыхания верхних слоев почвы и снижение жизнедеятельности корневых систем растений.

Признаки азотного голодания легко распознать на молодых растениях. Это позволяет исправить положение их подпиткой. В более поздние фазы развития растений на обеспеченность их азотом влияют различные болезни, агрометеорологические условия и другие факторы, что затрудняет визуальную диагностику. Поэтому для большей уверенности, в том числе в поздние фазы развития растений, следует проводить их диагностику химическими или другими методами.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >
 

Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее