Нитраты как источник азотного питания растений

Природный цикл азота, имеющий глобальный харак¬тер, включает образование, транспорт и аккумуляцию нитратов в различных компонентах биосферы, среди ко¬торых одно из главных мест принадлежит растительно¬му организму. Основы учения об азотном питании растении были разработаны Д. Н. Прянишниковым (1945) и в дальней¬шем развиты его учениками. Было показано, что аммо¬нийная (NH +) и нитратная (NO ) формы азота равно-ценны, но их соотношение может быть обусловлено ви¬довой спецификой выращиваемой культуры, а также факторами окружающей среды. Так, на фоне калия рас¬тения лучше используют нитраты, на фоне кальция — аммоний, нитраты лучше усваиваются в кислой среде, тогда как аммоний — в щелочной. Но поскольку и амидная и аммонийная формы азота в почве подверга¬ются нитрификации, переходя в нитратную в течение 10—15 дней, то все-таки преобладающей формой мине¬рального азота, поступающей в растения, являются нитраты. Надо отметить, что имеется определенная специ¬фика в поведении различных форм азотных удобрении в почве и отзывчивости на них растений. Запасы и доступность азота в почве зависят от ско¬рости и направленности осуществляемых микроорганиз¬мами процессов превращения азотистых соединений. Потребность культур в азоте зависит от биологических особенностей видов и сортов растений, уровня их потен¬циальной продуктивности, которые, в свою очередь, сопряжены с влиянием экологических факторов. При уро¬жайности пшеницы и ячменя в пределах 50 ц/га при¬мерная потребность растений в азоте составляет 150 и 130 кг/га. Урожай картофеля и сахарной свеклы в 400 и 500 ц/га растения требует в течение вегетации 200 и 250 кг/га азота, а кукуруза и травы при урожае зеле-ной массы в 600 ц/га потребляют 200 и 300 кг/га азота. Максимальный урожай капусты белокочанной, шпината и салата формируется при потреблении 250—350, 200— 250 и 100 кг/га азота соответственно. Однако большин¬ство почв не в состоянии обеспечить полностью потреб¬ности культур в азоте, поскольку скорость и величина образования минерального азота в почве не совпадают с режимом азотного питания растений. Поэтому получе¬ние устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур в различных почвенно-климатических зонах обеспечива¬ется лишь дополнительным внесением азота в виде ми¬неральных или органических удобрений. Среднестати¬стическая прибавка урожая зерна от 1 кг азота мине¬ральных удобрений составляет обычно 8—15 кг, корне¬плодов сахарной свеклы — 40—60 кг, клубней карто¬феля — 50—60 кг, сухой массы кормовых трав — 15— 20 кг. Размеры использования азота удобрений варьируют в широких пределах от 20 до 85% от внесенного коли¬чества, составляя в полевых условиях в сред¬нем 30—50%. Размеры потребления азота растениями зависят от биологических особенностей вида и сорта, гидротермического режима, водно-физических и агрохи¬мических свойств почвы, технологических операций, про¬водимых в ходе возделывания культур. Исследования показали, что овощные и кормовые культуры используют от 35 до 50% азота удобрений. При этом в общей потребности азота основное количе¬ство (60—62%) занимает азот почвы. Применение азот¬ных удобрении в оптимальных для каждого вида расте¬ний дозах способствует дополнительному накоплению азота почвы в урожае по сравнению с безазотным фо¬ном (экстра-азот) за счет прямого минерализующего действия азотных удобрений на азотсодержащие орга¬нические соединения почвы и стимулирующего влияния на рост и развитие растении. Этот факт требует обяза¬тельного учета при применении азотных удобрении под овощные и кормовые культуры с высокой потенциаль¬ной способностью к накоплению нитратов. Процесс усвоения азота растениями имеет экологическое значение, поскольку в ходе онтогенеза корневая система растений поглощает нитраты, которые в противном случае легко вымываются из почвы, что ведет к загрязнению природ¬ных вод. Своеобразная роль растений как биогеохими¬ческого барьера при миграции нитратов проявляется а способности к их накоплению в определенных почвен¬ных условиях и режимах минерального питания. В основных овощных и кормовых культурах в виде нитратов накапливается значительное количество азота, которое достигает 38—43 кг/га N—NO -, а в некоторых случаях 47 кг/га. При учете количества нитратов, содер¬жащегося в побочной продукции, общий вынос N—NO - такими культурами, как редис, столовая и кормовая свекла, увеличивается в 1,2—1.5 раза. Размеры потерь азота с внутрипочвенным стоком в различных почвенно-экологических зонах могут достигать 60 кг/га. Следовательно, в продукции овощных и кормовых куль¬тур может накапливаться почти эквивалентное количе¬ство нитратного азота, теряемого из почвы в результа¬те вымывания. Поскольку рассматриваемые типы почв характеризуются промывным или периодически промыв¬ным водным режимом, то накопленный в урожае расте¬ний азот нитратов мог бы быть потерян из системы «почва—растение». Значение аккумуляции нитратного азота в предот¬вращении возможного вымывания нитратов из почвы особенно возрастает при применении азотных удобре¬нии. Если на неудобренном фоне в основной продукции культур накапливается в среднем 0,4—1,4 кг/га N—NO -, количество которого может варьировать от 0,05 до 17,7 кг/га, то внесение азотных удобрений увели¬чивает степень аккумуляции N—NO - в урожае в 2—10 раз. Размеры аккумуляции нитратов достигают наи¬большей величины при применении высоких доз азот¬ных удобрении, использование которых не обеспечивает пропорционального роста урожая культур. При возник¬новении подобной стимуляции аккумуляция азота нит¬ратов растениями является своего рода природным ме¬ханизмом устранения избыточной концентрации нитра¬тов в корнеобитаемом слое почвы. В зависимости от вида культуры, хозяйственного предназначения урожая, системы ведения хозяйства, характера используемой агротехники и других факто¬ров определенная часть поглощенного азота поступает обратно в почву с корневыми выделениями, в ходе вымывания минеральных форм из вегетативных органов, с корневыми и пожнивными остатками, побочной про¬дукцией при ее запашке в почву. Вследствие этого азот¬содержащие соединения, аккумулированные растениями, могут быть источником нитратов в почве в послевегетационный период. В более широком плане возврат в поч¬ву усвоенного растениями азота происходит за счет вне¬сения навоза и экскрементов животных, однако в этом случае возможно перераспределение азота в пределах территории хозяйства или региона. Конкретная система применения азотных удобрений должна соответствовать почвенно-экологическим условиям, специализации севооборота, чередованию культур, биологическим их особенностям.