Азотне живлення рослин

Азот може знаходитися у двох основних формах: мінеральній та органічній. Основна (98-99%) частина азоту ґрунту - це органічні сполуки, з яких рослина безпосередньо його споживати не може. Для його мінералізації і переходу в більш прості доступні для рослин форми потрібен час певні умови, а саме діяльність мікробіоти - бактерій та грибків, що розкладають складні органічні комплекси на прості мінеральні.

Таким  чином, тільки 1-2% загального азоту ґрунту міститься в мінеральних формах, доступних для живлення рослин. Потреби сільськогосподарських культур в азоті доводиться задовольняти мінеральними і органічними добривами. Мінеральні сполуки вносять в основному в формі амонійних і нітратних сполук, а також сечовини.

Розглянемо основні мінеральні форми азоту та форми його засвоєння рослинами. Спочатку засвоюється нітратний азот, який дуже рухливий у ґрунті. Аміачний азот затримується в ґрунті і не вимивається в глибші шари. Ця форма акумулюється в орному шарі і стає доступною для рослин протягом вегетації. Частина аміачної форми перетворюється в нітратну. Амідна форма в ґрунті трансформується в аміачну, а пізніше - в нітратну.

Амонійний азот рослини використовують швидше в своїх біохімічних процесах, ніж нітратний, оскільки для синтезу органічних азотовмісних речовин їм потрібна перш за все відновлена форма азоту. А ось нітратний азот перш ніж увійти до складу амінокислот і білків, спочатку повинен бути відновлений в рослинах до амонійного. При достатній кількості вуглеводів і ферментів азот нітратів відновлюється до амонійного азоту ще в коренях. При нестачі вуглеводів нітрати надходять в надземної частини рослини. Амонійний азот, який потрапляє в рослини з ґрунту і утворюється в них в результаті обмінних процесів,не накопичується в рослинах, а використовується для синтезу азотистих органічних сполук.

Натомість, елементи живлення, що знаходяться в органічній формі, більш надійно зберігаються від вимивання і служать джерелом пролонгованої дії компосту. Розкладання органіки мікроорганізмами вивільняє макро- і мікроелементи та забезпечує рослини вуглецем, який необхідний для фотосинтезу. Наприклад, при внесенні біогумусу, що характеризується високою буферністю, він не створює надмірну концентрацію солей в ґрунтовому розчині, що відбувається при внесенні високих доз мінеральних добрив.

У порівнянні з іншими видами корисної органіки, біогумус містить значний відсоток азоту біологічного походження. Це пояснюється великою кількістю азотфіксуючих бактерій, що містяться в продуктах життєдіяльності дощових черв'яків. Розглянемо основні азотні добрива за їх основними характеристиками.

Очевидно, що мінеральні добрива мають більшу кількість азоту у відсотковому співвідношенні. Проте слід пам'ятати, що найкращий ефект і, відповідно, високу врожайність можна отримати при одночасному використанні органічних і мінеральних добрив, оскільки органічні компоненти покликані покращувати якість родючого шару (гумусу), а мінеральні, в свою чергу, компенсують нестачу найбільш важливих поживних елементів для рослин.

Атмосферний азот також засвоюють (фіксують) ґрунтові мікроорганізми. Відомо, що атмосферний (молекулярний) азот абсолютно недоступний вищим рослинам. Якби рослини могли харчуватися атмосферним азотом, то його вистачило б навіть при односторонньому використанні більш ніж на один мільйон років. Атмосферний азот здатні засвоювати тільки окремі види ґрунтових мікроорганізмів. Деякі з них є вільноживущими в ґрунті, інші (бульбочкові бактерії) розвиваються на коренях бобових рослин.

Крім гарної аерації ґрунту, розвитку азотобактера сприяє наявність вуглеводів, а також інших поживних речовин фосфору, сірки, кальцію, калію, заліза, магнію і окремих мікроелементів, в першу чергу бору і молібдену. Розвитку азотобактера сприяє нейтральна або слабо-лужна середа.

Зазначені мікроорганізми, використовуючи безазотисті речовини для харчування і засвоюючи вільний азот атмосфери, збагачують ґрунт азотом. Розмір азотфіксації вільноживущих азотфіксуючих мікроорганізмами в природних умовах може досягати до 10 кг азоту на 1 га, а іноді і вище.

За допомогою бульбочкових бактерій деякі бобові культури можуть використовувати різну кількість атмосферного азоту, приблизно в межах від 20 до 200 кг і більше азоту на 1 га посівів. Зазвичай, в результаті засвоєння бульбочкових бактерій атмосферного азоту не тільки забезпечується високий урожай бобових, але ґрунт збагачується зв’язаним азотом. Наприклад, конюшина при врожаї сіна 50-60 ц з 1 га фіксує за рік близько 150-160 кг азоту на 1 га.

З цієї кількості приблизно 70-80 кг азоту залишається в ґрунті у вигляді коріння, що відмерло, а також утворилося з пожнивних решток на полі.

Bradyrhizobium, CREDIT Sachs lab, UC Riverside.

Вчені Каліфорнійського університету Ріверсайда навчилися різко збільшувати врожайність сільгоспкультур за рахунок їх взаємодії зі штамами бактерій. Про нову технологію повідомив науковий портал EurekAlert. Вона випробовувалася на прикладі культури Acmispon strigosus сімейства бобових. Рослина з'єднали з високоефективним штамом грамнегативної ґрунтової бактерії Bradyrhizobium, що відповідає за фіксацію азоту в ґрунті. В результаті сталося 13-кратне збільшення врожайності.

Також раніше вчені досліджували вплив змін в природі на взаємодію бобової культури з різними штамами бактерії. На їхнє здивування, взаємозв'язку не виявлено, в той час як генетичні варіації між різними культурами цього сімейства виявилися найбільш важливим фактором у взаємодії з найбільш корисними мікробами. Саме вони відповідають за здатність рослин вибирати кращі мікроорганізми для взаємодії.

Збагачення ґрунту біологічним азотом в результаті внесення гною та інших органічних добрив, раціонального використання пожнивних залишків, розширення посівів конюшини, люцерни та інших бобових трав на корм і зелене добриво є одним з головних умов підвищення родючості.