Азотное питание сельскохозяйственных культур

С повышением культуры земледелия окупаемость удобрений значительно возрастает. Не только опытные данные, но и практика сельского хозяйства показывают, что наиболее высокая эффективность удобрений бывает в том случае, если они применяются в сочетании с другими приемами агротехники, на высоком агрофоне. Тем не менее, потенциальные возможности повышения урожаев, в том числе и вследствие увеличения эффективности действия удобрений, далеко не исчерпаны. (В.Д. Панников, В.Г. Минеев)

Азот – один из основных элементов, необходимых для растений. Он входит в состав всех простых и сложных белков, которые являются главной составной частью цитоплазмы растительных клеток, и в состав нуклеиновых кислот (ДНК, РНК), играющих исключительно важную роль в обмене веществ в организме. Азот содержится в хлорофилле, фосфатидах, алкалоидах, ферментах и во многих других органических веществах растительных клеток.

Главным источником азота для питания растений служат соли азотной кислоты и соли аммония. Условия азотного питания сильно влияют на рост и развитие растений. При недостатке азота рост их резко ухудшается. Особенно сильно сказывается недостаток азота на развитии листьев: они бывают мелкие, имеют светло-зеленую окраску, преждевременно желтеют, стебли становятся тонкими и слабо ветвятся (кустятся). Ухудшаются также формирование и развитие репродуктивных органов, и налив зерна.

При нормальном азотном питании растений повышается синтез белковых веществ, усиливается и дольше сохраняется жизнедеятельность организма, ускоряется рост и несколько замедляется старение листьев. Растения образуют мощные стебли и листья, имеющие интенсивно-зеленую окраску, хорошо растут и кустятся, улучшаются формирование и развитие репродуктивных органов. В результате резко повышаются урожай и содержание белка в урожае. Однако одностороннее избыточное азотное питание, ухудшает морозоустойчивость и фитосанитарное состояние посевов, а во второй половине вегетации, задерживает созревание растений, они образуют большую вегетативную массу, но мало зерна или клубней и корнеплодов.

Исследованиями Д.Н. Прянишникова и его учеников показано, что аммиачный и нитратный азот при определенном сочетании внешних и внутренних условий могут быть равноценными источниками азота для растения. Однако при некоторых условиях лучшим источником азота может быть аммиачный (NH₄⁺), а при других условиях – нитратный (NO₃^-).

Отношение растений к аммиачному и нитратному азоту зависит от ряда факторов: реакции среды (рН), наличия в ней сопутствующих катионов, анионов и зольных элементов (фосфора, серы, калия, микроэлементов), от концентрации в растворе кальция, магния, аммонийных и нитратных солей, а также от обеспеченности растений углеводами. При нейтральной реакции аммиачные соли усваиваются растениями лучше, а при кислой – хуже, чем нитратные. Большое влияние на поглощение растениями аммиачного или нитратного азота оказывает концентрация сопутствующих катионов и анионов. При аммиачном питании положительно влияет на урожай увеличение в питательном субстрате концентрации кальция, магния и калия, а при нитратном питании, важное значение имеет достаточное обеспечение растений фосфором и молибденом. При недостатке молибдена задерживается восстановление нитратов до аммиака и происходит накопление их в тканях растения. Усвоение аммиачного азота растениями в сильной степени зависит также от внутренних условий в самих растениях, от обеспеченности их углеводами. При недостатке углеводов мало образуется и органических кислот, в частности α-кетокислот, играющих роль акцепторов для связывания аммиака. Если же растения содержат достаточное количество углеводов, то нитраты восстанавливаются до аммиака еще в корнях, который затем присоединяется к органическим кетокислотам, образуя первичные аминокислоты.

Для развития листовой поверхности растению в начале жизни необходимо усиленное питание азотом. Но избыток аммиачного азота во время прорастания семян, бедных углеводами (например, свекла), или в фазе ещё плохо ассимилирующих проростков может оказать отрицательное действие. Аммиачный азот в этом случае не полностью используется растением, накапливается в тканях, вызывая «аммиачное отравление». При нитратном питании этого не происходит. Растения, особенно в молодом возрасте и имеющие мало углеводов в семенах, хуже переносят повышенное содержание в растворе аммиачных солей, чем повышенную концентрацию нитратов.

Коэффициент использования растениями азота удобрений вносимых в почву не так высок, как считалось ранее. При определении степени усвоения азота разностным методом этот коэффициент варьировал от 30 до 70%, в зависимости от различных условий применения удобрений. Формы азотных удобрений не оказывали существенного влияния на коэффициент усвоения азота, за исключением экстремальных условий их применения. Однако применение современных изотопных методик (меченых атомов) показало, что внесение азотных удобрений усиливает мобилизацию азота из почвенного органического вещества, что завышает данные разностного метода, а фактический коэффициент усвоения азота из удобрений варьирует от 20 до 50%. (Б.А. Ягодин, П.М. Смирнов, А.В. Петербургский и др.)

Однако при определении коэффициентов усвоения питательных веществ чрезвычайно важное значение имеет изучение вопросов сбалансированного питания растений всеми необходимыми элементами. Без учета этого фактора можно получить заниженные результаты.