При выращивании сельскохозяйственных культур происходит отчуждение питательных веществ с урожаем, их потеря с поверхностным стоком, от эрозии почвы и инфильтрации за пределы почвенного профиля. В результате нарушается баланс питательных веществ, снижается плодородие почв и урожайность культур, ухудшается качество продукции. Дефицит биогенных элементов в почве восполняют с помощью удобрений.
Растения, как правило, образуют сухое вещество в процессе фотосинтеза за счет усвоения углекислого газа из воздуха, а воды и минеральных веществ из почвы. В составе сухого вещества растений содержится в среднем 45 % углерода, 42 % кислорода, 7 % водорода. На долю трех элементов, поступающих с водой и двуокисью углерода, приходится 90—94 % сухого вещества растений. Доля азота и зольных элементов, поглощаемых из почвы, составляет 6—10 % сухого вещества. Состав сухого вещества различных органов растений значительно отличается от средних значений (табл. 21).
| Таблица 21. Содержание азота и золы в различных органах растений (% массы сухого вещества) | ||
|---|---|---|
| Растения и их органы | Азот | Зола |
| Пшеница: | ||
| зерно | 2—3 | 2—4 |
| солома | 0,5 | 3—5 и |
| молодые листья | 4—6 | в—12 |
| Горох: | ||
| зерно | 4—5 | 3—5 |
| солома | 1—1,5 | 4—5 |
| Картофель: | ||
| клубни | 1—2 | 3—5 |
| листья | 4—6 | 8—14 |
| Сахарная свекла: | ||
| корни | 1,0 | 2—3 |
| листья | 2—3 | 6—12 |
Хотя доля азота и зольных элементов в сухом веществе невелика, при выращивании культур ощущается дефицит этих элементов, поглощаемых из почвы. Наиболее важными (так называемыми биофильными) питательными элементами являются азот, фосфор и калий.
По количеству усвоенных растениями элементов питания определяют их потребность в питательных веществах, необходимых для получения высоких урожаев. Определяют содержание элементов питания во всех органах растений и во всей массе урожая с единицы площади. Потребление элементов питания выражают в кг на 1 га или в кг на 1 т товарной продукции с соответствующим количеством побочной. При оптимальном содержании и соотношении элементов питания в почве и других факторов жизни растений получают максимально возможные урожаи культур высокого качества.
Все удобрения по химическому составу и происхождению делят на минеральные и органические. Минеральные удобрения в зависимости от количества содержащихся в них элементов питания растений делят на простые — с одним элементом и сложные, содержащие два и более элемента.
Глава 28АЗОТНЫЕ УДОБРЕНИЯ
Азот — необходимый элемент для растений, с его участием образуются простые и сложные белки, нуклеиновые кислоты (РНК, ДНК), имеющие определяющее значение в обмене веществ в организмах. Он входит в состав хлорофилла (хлорофилл «а» — C55H7205N4Mg), фосфатидов, алкалоидов, витаминов, ферментов и других физиологически активных веществ.
Недостаток азота в почве резко ухудшает рост и развитие растений: формируются мелкие листья светло-зеленой окраски, которые постепенно желтеют; стебли вырастают тонкие; ухудшается формирование и развитие репродуктивных органов. При оптимальном азотном питании растения быстро растут, образуют мощные стебли и листья интенсивно-зеленой окраски, повышаются урожайность и содержание белка. Избыточное азотное питание задерживает созревание растений, гипертрофирует вегетативные органы, а урожай плодов и семян при этом снижается. При повышенной концентрации азота, особенно аммиачного, в почвенном растворе могут погибнуть всходы растений.
Промышленность поставляет следующие азотные удобрения:
1. Аммиачно-нитратные.
2. Аммиачные.
3. Нитратные.
4. Амидные.
К аммиачно-нитратным азотным удобрениям относятся аммиачная селитра, известково-аммиачная селитра. Особенностью утих азотных удобрений является содержание азота в аммиачной и нитратной формах.
Аммиачная селитра (нитрат аммония, азотнокислый аммоний — NH4NO3) содержит 34,6 % азота. Это белое кристаллическое вещество, очень гигроскопичное. Для уменьшения слежи-иасмости в него добавляют небольшое количество гипса, каолинита и др., которые придают удобрению желтый оттенок, затем удобрение гранулируют в шарообразную форму диаметром 1—3 мм, упаковывают в бумажные пятислойные мешки, пропитанные битум-автоловой смесью. Хранить аммиачную селитру необходимо в сухом помещении, чтобы удобрение не слеживалось в комки.
При внесении в почву удобрение быстро растворяется. Из раствора нитрата аммония катион NH4 поглощается быстрее, чем анион NO3, поэтому это удобрение относят к физиологически кислым. В почвенном растворе аммиачная селитра вступает в обменную реакцию с почвенным поглощающим комплексом:
NH*4
[ППК]^Г. +2NH4N03 = [nnK]^ + Ca(N03)2
При обменном поглощении аммоний адсорбируется коллоидами почвы, а анион N03 образует растворимые соли с вытес-пенными катионами.
В кислых почвах внесение аммиачной селитры в повышенных дозах может вызвать подкисление почвенного раствора, а в елучае локального внесения — создавать очаги с повышенной кислотностью:
н+ nh;
[ППК]”*2. +3NH4N03 = [nnKQ + HNO3 + Ca(N03)2
Н+ 4
Такое подкисление почвенного раствора временно, с поглощением нитратного азота оно нейтрализуется. Однако оно может угнетающе действовать на проростки и всходы растений.
Аммиачная селитра в повышенных дозах на малобуферных Почвах с легким гранулометрическим составом повышает содержание нитратов в растениях. Поедание таких растений животными вызывает нарушение обмена веществ и отравления.
Микрофлора рубца жвачных животных восстанавливает нит. раты до нитритов, которые, всасываясь в кровь, соединяются с гемоглобином, блокируя его способность снабжать организм ки~ слородом. Повышенная концентрация метгемоглобина в крови приводит к удушью животных, при сильном отравлении приводит к смерти.
Азот внесенной в почву аммиачной селитры частично поглощается почвенной микрофлорой. После отмирания микроорганизмов часть этого азота поглощается растениями, другая часть в процессе гумификации микробного белка превращается в устойчивые к разложению гумусовые вещества. Превращение азота удобрения в органическую форму сильно возрастает при внесении в почву органических материалов (соломы, торфа, соломистого навоза и др.). Азот сложных органических соединений очень медленно минерализируется, и усвоение его растениями уменьшается. Часть нитратного азота удобрений подвергается восстановлению денитрифицирующими бактериями до газообразных продуктов (N2, NO и др.) и теряется из почвы в атмосферу. В исследованиях агрохимиков с применением изотопа азота I5N было установлено, что из внесенного в почву азотного удобрения растения поглощают 50—60 % азота, 15—30% превращается в органическую форму, 10—20 % теряется в газообразной форме.
При промывном водном режиме почвы нитратный азщ’ удобрений может вымываться за пределы почвенного профиля,! грунтовые воды. Использование азота удобрений растениями | среднем составляет 70—80 % от внесенного количества.
Для повышения эффективности аммиачной селитры на кмф лых почвах нужно смешивать ее с фосфоритной мукой, изв# стью, доломитом, проводить известкование почв. На почвах с промывным водным режимом это удобрение лучше вносить под предпосевную обработку почвы, в рядки при посеве в дозе 10 кг/га, в лунки при посадке картофеля и овощных культур, в подкормки при уходе за посевами. Аммиачная селитра — эффективное удобрение для ранневесенней подкормки озимых культур. На почвах с непромывным водным режимом аммиачную селитру можно вносить с осени под основную обработку почвы.
К аммиачным удобрениям относятся сульфат аммония, хлористый аммоний, жидкий аммиак, аммиачная вода.
Сульфат аммония (сернокислый аммоний — (NH4)2S04 содержит 20—21 % азота в аммиачной форме, 23—24 % серы. По внешнему виду это кристаллическая соль белого цвета. Органи-чсские примеси придают соли серую или красноватую окраску. Сульфат аммония хорошо растворяется в воде, малогигроскопи-чСн и не слеживается при хранении в сухом помещении.
Сернокислый аммоний быстро растворяется в почвенной 15одс и мгновенно вступает в обменные реакции с катионами П Г1К (почвенно-поглощающего комплекса):
nh;
[ППК]^;; + (NH4)2S04 = [ППК]™‘ + CaS04
Поглощенный аммоний менее подвижен, не вымывается при фильтрации воды, но хорошо усваивается растениями.
В процессе биологического окисления азота сернокислого аммония (нитрификации) образуются азотная и серная кислоты, которые подкисляют почвенный раствор. Подкисление почвенного раствора дополняется и физиологической кислотностью этого удобрения, так как растения быстрее и больше поглощают катион NHJ, чем анион SO4".
Подкисление происходит заметнее на кислых почвах, бедных органическим веществом, с малым количеством катионов кальция в ППК. На почвах с большим количеством органического вещества и кальция подкисление малозаметно. Только длительное применение сульфата аммония в больших дозах может вызвать сильное подкисление почвенного раствора. Эта кислотность нейтрализуется кальцием с образованием бикарбонатов на черноземах и каштановых почвах, богатых гумусом и обладающих большой буферностью.