Форми азоту в ґрунті та і його роль у живленні рослин

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

 

 

 

Курсова робота

з дисципліни «Агрохімія» на тему:

«Форми азоту в ґрунті та і його роль у живленні рослин»

 

 

 

Виконав:

студент заочної форми навчання,

ОКР бакалавра, ІІ вища освіта,

Факультет «Агрономія»

Кондатюк Віталій

 

Викладач:

кандидат сільськогосподарських наук, доцент

Яригіна Ніна Яківна

 

 

Київ - 2014 
План

1.Фізіологічна роль азоту в житті рослин.

2. Вміст і основні форми азотних сполук у різних ґрунтах.

3. Доступність азоту ґрунту для рослин залежно від властивостей ґрунту, фаз росту і розвитку рослин та кліматичних умов.

4. Шляхи втрат та надходження азоту в ґрунт. Колообіг азоту.

5. Шляхи поповнення вмісту і запасів азоту в ґрунті.

 

 

 

1.Фізіологічна  роль азоту в житті рослин.

Азот – інертний газ, який не підтримує горіння і дихання. За висловлюванням Лавуазье, азот – елемент “нежиттєвий”( в перекладі з грецької: “а” – заперечення, “зое” – життя). Незважаючи на це, за словами Д.М. Прянишникова, “вся історія землеробства в Західниій Європі свідчить про те, що головною умовою високих урожаїв є забезпечення рослин азотом”. Атмосфера на 4/5 складається з азоту. Над площею в 1 га в атмосфері міститься 70 тис. т азоту, однак безпосередньо для рослин він недоступний.

Це один з основних елементів, необхідних для життєдіяльності рослин. Він входить до складу білків, ферментів, нуклеїнових кислот, хлорофілу, вітамінів, алкалоїдів та інших сполук Рівень азотного живлення визначає розміри та інтенсивність синтезу білків та інших азотистих органічних сполук у рослині, які істотно впливають на процеси росту. У складі сухої речовини рослини азоту міститься 1-3%, у білках – 16-18%.

Азот - надзвичайний елемент природи. Своєрідні та досить суперечливі властивості цього елемента сформували його назву. Відомий хімік Антуан Лоран Лавуаз'є сказав якось, що слово "азот" означає "нежиттєвий", тобто такий, що не підтримує горіння та дихання. Відомо, що азот інертний, тобто важко вступає в реакцію з іншими елементами і навіть із киснем. З одного боку, ця властивість азоту дорого обходиться людству, оскільки потребує значних затрат для створення життєво необхідних сполук. З другого, - інертність азоту запобігає його взаємодії з киснем в атмосфері, де його вміст становить 75,6%, що рятує флору й фауну планети від кислотних дощів. Співвітчизник вченого Лавуаз'є, хімік Шапталь лукаво запропонував назвати азот латино-грецькою назвою "нітрогеніум", що значить "селітру народжуючий". Слід зазначити, що відтоді, як академік Д. М. Прянишніков відкрив теорію азотного живлення, азот атмосфери і водень природного газу стали основою синтезу аміаку, із якого виробляють азотну кислоту, а в подальшому з цих двох речовин - усі селітри та інші азотні добрива.

Азот має надзвичайно велике значення в промисловості, медицині, сільському господарстві, навіть у мистецтві. Та вирішальну фізіологічну роль цей макроелемент відіграє в житті рослин. Він є основою синтезу білка, а білки - це основа життя. Життєдіяльність рослин і будь-якого іншого живого організму неможлива без таких білкових речовин, як ферменти, вітаміни, пігменти, в синтезі яких бере участь азот.

В агрономічній практиці азот називають елементом росту. І це справді так, оскільки всі ростові процеси, фотосинтез, обмін речовин були б неможливі без участі цього елемента, бо він формує врожай і його якість. Зовнішні ознаки нестачі азоту проявляються в зниженні темпів росту: листки дрібні, світло-зелені, швидко жовтіють, стебло тонке, слабо розгалужене.

Рослина споживає азот переважно з грунту. Вміст азоту в грунті коливається від 0,05 до 0,50%, а запаси орного шару - 1,5-15 т/га. Як вміст, так і запас азоту залежать від типу грунту й, зокрема, вмісту гумусу (вміст азоту в гумусі становить близько 5%). Якщо вважати, що винесення азоту основними сільськогосподарськими культурами перебуває в межах 60-200 кг/га, то можна припустити, що запасів азоту в грунті вистачить на сотні років. Однак це далеко не так. Основна (98-99%) частина азоту грунту представлена органічними сполуками, з яких рослина безпосередньо його споживати не може. Для його мінералізації й переходу в простіші доступні для рослин форми потрібні час і певні умови. І тільки 1-2% загального азоту грунту міститься в мінеральних формах, доступних для живлення рослин.

Мінеральний азот грунту представлено обмінним амонієм (NH4+), який поглинутий грунтовими колоїдами. Ця форма азоту нерухома в грунті й не піддається промиванню в грунтовому профілі. Основні джерела надходження цієї форми азоту в грунт - внесення добрив і процес амоніфікації (мінералізація рослинних решток, відмерлих живих організмів, що населяють грунт, органічних добрив).

Для мінерального азоту використовують нітратну (NO3-) й нітритну (NO2-) форми, які перебувають у вигляді розчинних солей у грунтовомурозчині. Агрономам-технологам слід пам'ятати, що ця форма азоту дуже динамічна й може легко промиватися горизонтально та вертикально в грунті. Така дія нітратів сприяє втратам азоту із шару грунту, в якому міститься активна зона кореневої системи, а також забрудненню грунтових вод.

Тому, особливо активно відбувається промивання нітратів на грунтах із легким гранулометричним складом і тих, що не зайняті рослинністю. На легких грунтах внесення всіх азотних добрив із основного періоду слід переносити на весну.

 

2. Вміст і основні форми азотних сполук у різних ґрунтах.

Сукупність всіх процесів надходження, трансформації і використання елементів живлення рослин, що забезпечує наявність у ґрунті певного кількісного і якісного їх стану, формує поживний режим ґрунту в цілому і кожного елемента окремо.

Азот  – важливий біогенний елемент, необхідний рослинам.

Він знаходиться в ґрунті, переважно, у формі органічних сполук, які походять з рослинних і тваринних решток.

Накопичення азоту в ґрунті можливе тільки в органічній формі. Тому вміст азоту в ґрунті залежить від вмісту органічної речовини і, перш за все, гумусу. Отже, чим більше гумусу міститься в ґрунті, тим більше в ньому буде й азоту

Загальний запас гумусу й азоту (т/га) в різних ґрунтах

(за І.В. Тюріним)

Ґрунт	Гумус		Азот
	0-20см	0-100см	0-20см	0-100см
Дерново-підзолистий	53	99	3,2	6,6
Сірий лісовий	109	215	6,0	12,0
Чорнозем :   вилугуваний   потужний   звичайний	192   224   137	549   709   426	9,4   11,3   7,0	26,5   35,8   24,0
Темно-каштановий	99	229	5,6	-

 

В атмосфері азоту знаходиться майже 79 %. Загальні запаси його в земній корі, за даними В.І. Вернадського, складають 0,023 вагових проценти, у дерново-підзолистих ґрунтах – 0,05-0,2%, у чорноземах – 0,3-0,5 %. Майже 99 % азоту знаходиться в органічній формі, а в мінеральній – 1,0 %.

 Основне джерело азоту  для рослин – солі азотної кислоти та амонію. Поглинання його з грунту відбувається у вигляді аніонів NO 3 - та катіонів NH 4 + та деяких найпростіших органічних сполук (простих амінокислот, легкорозчинних амідів).

 Рослини здатні засвоювати  і амідний азот сечовини, який надходить через коріння і листки після ферментативного гідролізу його до аміаку чи безпосереднім включенням до складу білкової молекули.

 Характерними ознаками  азотного голодування є повільний  ріст вегетативних органів рослин  і поява блідо-зеленого, навіть жовто-зеленого забарвлення листків унаслідок порушення процесів утворення хлорофілу.

 Оскільки сполуки азоту  мають властивість повторно використовуватися  рослиною (процес реутилізації), ознаки  його нестачі спочатку виявляються  на нижніх листках. Пожовтіння починається із жилок листка і поширюється до країв листкової пластинки. У разі значного і тривалого азотного голодування блідо-зелене забарвлення поступово переходить у жовтий, помаранчовий і червоний кольори, після чого листки всихають і відмирають.

 У злакових культур  за нестачі азоту послаблюється  формування колосків, вони формуються  коротшими та з меншою кількістю  зерен.

Вміст азоту в ґрунті.

Вміст загального азоту в різних ґрунтах коливається від 0,05 до 0,5% і залежить від типу ґрунту, його гранулометричного складу та вмісту гумусу. Враховуючи те, що в гумусі міститься близько 5 % азоту, за вмістом загального азоту можна завжди визначити вміст гумусу у ґрунті (вміст азоту у відсотках множать на 20). Запаси загального азоту в орному шарі ґрунту містяться в межах 1,5-15 т/га.

 

 

 

 

 

Середній вміст гумусу і загального азоту в орному шарі ґрунтів України

Ґрунти	Вміст, %
	гумусу	загального азоту
		в ґрунті	в гумусі
Дерново-підзолисті, глинисто-піщані	1,3	0,06	4,7
Темно-сірі і сірі лісові	2,7	0,14	5,9
Чорноземи глибокі суглинкові і глинисті	5,3	0,26	4,8
Чорноземизвичайні середньогумусні	6,1	0,28	4,6
Чорноземи звичайні малогумусні	3,6	0,25	6,8
Чорноземи південні	2,7	0,19	5,3
Темно-каштанові	2,4	0,14	6,8

 

Вміст мінеральних сполук азоту, які беруть участь у живленні рослин, незначний і становить всього 1-3%. Інша частина азоту (07-99%) міститься у формі складних органічних сполук – гумусових, білкових та інших недоступних сполуках, які в різних ґрунтах і з неоднаковою швидкістю в процесі мінералізації перетворюються на доступні форми NH 4 + і NO 3 - .

 Ступінь забезпеченності  рослин доступним азотом визнчають  за вмістом його мінеральних  форм (NH 4 + , NO 3 - ), а також легко- і  лужногідролізованого азоту.

Отже, за середньої забезпеченості рослин рекомендована норма залишається без зміни, за високої - знижується на 25-30%, а за низької - підвищується на 25-30%.

 

 

 

3. Доступність  азоту ґрунту для рослин залежно  від властивостей ґрунту, фаз  росту і розвитку рослин та кліматичних умов.

Сучасна агрохімічна наука свідчить, що при дуже низької концентраціїпоживних речовин у ґрунтовому розчині рослини не спроможні поглинути їх удостатньої кількості. У той же час з підвищенням концентрації до деякого рівняпоглинення поживних речовин рослинами значно підсилюється. Подальшезростання концентрації супроводжується затриманням у рості та розвитку рослинта зниженням їх продуктивності. Коли концентрація поживних речовин уґрунтовому розчині підвищується і далі, рослини припиняють своюжиттєдіяльність.

В сучасних умовах підвищення врожайності сільськогосподарських культур у більшості випадків лімітується відсутністю у ґрунті доступних форм азоту. Однієї з причин цього є те, що рослини містять атомів азоту більше, ніж іншого елементу, який поглинається з ґрунту, за виключенням водню.

Незважаючи на те, що головним джерелом азоту для рослин є мінеральнісполуки, переважна його частина у ґрунті знаходиться в органічній формі. За своєюприродою це у більшості випадків білковий азот рослинного та тваринногопоходження, який поступово накопичується у гумусі. Вміст азоту у гумусі може бути різним та зазвичай підвищується при переході від зони достатнього зволоження до посушливих умов, тобто чим менше гумусу у ґрунті тим більше він збагачений азотом. Цей висновок має дуже важливе значення для характеристикиґрунту у відношенні азотного живлення рослин.

Крім гумусу у ґрунті має місце і значна кількість негуміфікованої органічної речовини, яка більш доступна, ніж гумус, для бактеріального розкладення мікроорганізмами та звільнення доступних для рослин мінеральних форм азоту.

Початковим етапом мінералізації ґрунтового органічного азоту є гідроліз білкових речовин з утворенням амінокислот та їх амідів. В подальшому, використовуючи свій ферментативний апарат, мікроорганізми здійснюють дезамінування амінокислот та амідів. Амінокислоти при цьому перетворюються уоксикислоти, а аміак відщеплюється та поглинається ґрунтом. Цей процес має назвуамоніфікації та здійснюється як при аеробних, так і анаеробних умовах. Наявність в ґрунті аміаку та вологи обумовлює утворення амонійного азоту в катіонній формі, який енергійно поглинається ґрунтом і тому у ґрунтовому розчині його кількість дуже незначна. Що ж стосується поглиненого ґрунтом амонію, то він можезнаходитися в адсорбованому стані на поверхні ґрунтових колоїдних часток, тобто вобмінній формі.