Навігація
Головна
ПОСЛУГИ
Авторизація/Реєстрація
Реклама на сайті
Калійний фонд ґрунтуФосфатний фонд ґрунтуЯКІСТЬ ҐРУНТУОкисно-відновний стан ґрунтуГігієнічне значення складу і властивостей ґрунтуЗабезпечення ґрунтів елементами живленняВторинне засолювання і заболочування ґрунтівЗаходи створення глибокого родючого орного шару ґрунтуЗабруднення літосфери та ґрунтівСистема обробітку ґрунту
 
Головна arrow Агропромисловість arrow Агрохімія
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Азотний фонд ґрунту

Вміст загального азоту в орному шарі різних ґрунтів коливається від 0,05 до 0,30 % і прямо залежить від наявності в них органічних речовин. Найбільше його міститься в чорноземах типових глибоких Лісостепу і чорноземах звичайних північного Степу. Найменший його вміст у дерново-слабкопідзолистих і середньопідзолистих ґрунтах Полісся.

Основним джерелом азоту в ґрунті є відмерлі залишки рослин, тварин і мікроорганізмів. У процесі сільськогосподарського використання ґрунтів додаткова кількість азоту надходить з органічними і мінеральними добривами. Залежно від характеру й напряму ґрунтотворного процесу і виробничої діяльності людини загальний запас азоту в орному шарі ґрунту коливається від 2 до 8 т/га, а в метровому шарі – від 4 до 30 т/га.

За вмістом загального азоту ґрунти України поділяють на шість класів: дуже низький (0,05–0,07 %), низький (0,07–0,12), знижений (0,12–0,17), середній (0,17-0,20), підвищений (0,20-0,25), високий (0,25 % і більше).

Забезпеченість сільськогосподарських культур азотом залежить не стільки від загального вмісту в ґрунті, скільки від наявності його мінеральних форм – нітратів та обмінного амонію, вміст яких у ґрунті становить близько 1 % загальної кількості азоту. Решта азоту міститься у складі органічних, гумусових, білкових та інших сполук (94–95 %) або у формі необмінно фіксованого глинистими мінералами амонію (3–5 %), що майже недоступний або важкодоступний для засвоєння рослинами. В ґрунтах важкого гранулометричного складу в нижніх горизонтах ґрунтового профілю вміст фіксованого амонію становить 12–20 % загального. Фіксація іонів NH4+ зумовлена проникненням їх у міжпакетні проміжки кристалічної гратки ґрунтових глинистих мінералів (зокрема вермикуліту). Частина фіксованого амонію може бути доступна рослинам за умови, що він неструктурний елемент ґратки.

Азот у ґрунті перетворюється внаслідок перебігу таких процесів: мінералізація, тобто утворення мінеральних сполук (амонію, нітратів, нітритів) з органічних речовин, та іммобілізація – перетворення мінерального азоту на органічні азотні сполуки внаслідок використання його мікроорганізмами для будови білка свого тіла. Після відмирання мікроорганізмів азот знову частково мінералізується, а частково закріплюється в гумусі ґрунту. Обидва ці процеси мікробіологічні. У вищих рослин відбувається процес, аналогічний іммобілізації. У зв'язку з цим нормальне живлення рослин азотом залежить від швидкості процесів мінералізації азотовмісних органічних сполук до доступних амонійних і нітратних форм. Процес відбувається під дією ферментів, що виділяються ґрунтовими мікроорганізмами, за такою схемою: білки, гумінові речовини → амінокислоти, амідиаміакнітритинітрати.

Цей процес здійснюється в два етапи: амоніфікація – органічні азотовмісні речовини розкладаються мікроорганізмами з утворенням аміаку, нітрифікація – аміак за допомогою нітрифікувальних бактерій окиснюється до нітритів і нітратів.

Амоніфікації піддаються білки, сечовина, хітин, органічні добрива, гумус тощо. Процес здійснюється поступово впродовж усього вегетаційного періоду за доступу та без доступу повітря, за різної реакції середовища і залежить від типу ґрунту, температури, наявності органічних речовин, вологи тощо. Амоніфікацію зумовлюють численні аеробні та анаеробні мікроорганізми – гнильні бактерії, уробактерії, актиноміцети, гриби.

Мікроорганізми виділяють протеолітичні ферменти, під дією яких білкові речовини розкладаються до амінокислот. Останні легко засвоюються мікроорганізмами і під дією ферментів мікробних клітин (дезаміназ і дезамідаз) піддаються дезамінуванню і дезамідуванню: від аміно- й амідосполук відщеплюється аміак та утворюються різні органічні кислоти, які, у свою чергу, розкладаються до простих сполук – СO2, Н2O, Н2, СН4. Виділений аміак (NH3) утворює солі з органічними і мінеральними кислотами:

Амоній поглинається ґрунтовими колоїдами:

Деяка частина вільного аміаку NH3 виділяється в атмосферу.

Амоніфікація відбувається за різної реакції ґрунту, в аеробних і анаеробних умовах, але без доступу повітря за сильнокислої і лужної реакції вона різко уповільнюється. На її швидкість впливають також температура і вологість ґрунту.

В анаеробних умовах розкладання азотовмісних сполук закінчується виділенням аміаку, в аеробних умовах азот аміаку і солей амонію окиснюється до нітратів (солей азотної кислоти). Нітрифікація відбувається в два етапи і здійснюється двома групами нітрифікувальних бактерій. Спочатку нітрифікувальні бактерії (Nitrosomonas, Nitrosolobus та ін.) окиснюють аміак до азотистої кислоти:

Потім нітрифікувальні бактерії (Nitrosobacter, Nitrococcus та ін.) окиснюють азотисту кислоту до азотної:

Енергію, що виділяється внаслідок цих процесів, бактерії-нітрифікатори використовують для створення органічних речовин свого тіла. Азотна кислота, що виділяється, нейтралізується карбонатами кальцію і магнію або поглиненими основами ґрунту:

Цим і пояснюється посилення процесів нітрифікації під час вапнування кислих ґрунтів. За оптимальних умов основна маса амонійного азоту окиснюється до нітратів за 2–3 тижні (достатня кількість повітря надходить у ґрунт за 60–70%-ї його капілярної вологоємності, температури 20–30 °С, pH 6–8). У разі зниження температури ґрунту нижче ніж 10–5 °С нітрифікація майже припиняється. В посушливих степових районах інтенсивність нітрифікації підвищують штучним зрошенням, правильним і своєчасним обробітком ґрунту, внесенням органічних, фосфорних і калійних добрив.

Інтенсивність нітрифікації залежить також від співвідношення в ґрунті С : N (органічного вуглецю і валового азоту). Якщо співвідношення цих елементів менше за 10, то мінералізація відбувається досить енергійно, якщо перевищує 10 (наприклад, у разі внесення в ґрунт соломи або інших органічних решток з низьким вмістом азоту), то розмножуються мікроорганізми, які використовують нітратний азот з ґрунту і його доступність для рослин зменшується.

Процес нітрифікації в ґрунті вважають показником культурного його стану. За інтенсивних нітрифікаційних процесів у ґрунті створюються оптимальні умови для життєдіяльності як мікроорганізмів, так і вищих рослин.

Частина газоподібного азоту з ґрунту втрачається внаслідок перебігу мікробіологічних процесів у формі N2, N2O, NO, NO2, NH3. При цьому переважають втрати азоту у форму N2 і NO2. Слід зазначити, що основні втрати азоту з ґрунту пов'язані з денітрифікацією.

Денітрифікація – відновлення нітратів біологічним або хімічним способом до молекулярного азоту або його оксидів. Цей процес відбувається під дією великої групи бактерій-денітрифікаторів. Бактерії поглинають кисень (O2) із молекул нітрату, а сам нітрат переходить у різні форми газоподібних сполук азоту, які можуть звітрюватись в атмосферу. Порядок переходу такий: 2NO3 → 2NO2 → 2NO → N2O → N2. Найінтенсивніше він здійснюється в анаеробних умовах, за наявності великої кількості органічних речовин, багатих на клітковину чи інші вуглеводи (солома, соломистий гній), при лужній реакції середовища. Навіть у разі зниження температури ґрунту до 1–5 °С денітрифікація відбувається доволі активно. Збільшення вологості ґрунту з 60 до 90–100 % його вологоємності посилює газоподібні втрати азоту добрив у 1,5-2,5 раза. Тому цю особливість потрібно враховувати при внесенні азотних добрив восени і напровесні, коли ґрунт тривалий час насичений вологою. В таких умовах денітрифікувальні бактерії окиснюють вуглеводи до СO2, використовуючи для цього кисень нітратів. Процес дихання за рахунок нітратів дає змогу розмножуватися бактеріям навіть в анаеробних умовах.

Газоподібні втрати азоту можливі також при деяких хімічних реакціях між проміжними продуктами розкладання, що утворюються в процесі нітрифікації, біологічної денітрифікації, та іншими органічними сполуками. Від інтенсивності цих процесів значною мірою залежать загальні запаси накопиченого в ґрунті азоту. Рослини живляться азотом лише із його ґрунтових запасів.

Азотний фонд ґрунтів умовно поділять на описані нижче фракції.

Азот мінеральних сполук – основне джерело азотного живлення рослин. До його складу входять нітрати, нітрити, обмінний і фіксований амоній. Нітрати та обмінний амоній є основною частиною мінерального азоту ґрунту. Тому при його визначенні найчастіше враховують лише ці дві форми азоту, які характеризують забезпеченість рослин азотом ґрунту на період визначення.

Азот легкогідролізованих сполук – найближчий резерв для поповнення мінеральних сполук азоту. Він складається з нітратів, нітритів, амонію, амідів, амінокислот, аміноцукрів. Ці форми азоту легко гідролізують під час обробки ґрунту слабкими розчинами кислот, лугів, окисників і солей. Дія цих речовин на ґрунт аналогічна дії виділень кореневих систем рослин та інших біологічних об'єктів, що мінералізують азотовмісні сполуки. Тому ця фракція сполук азоту в ґрунті характеризує забезпеченість рослин азотом упродовж періоду вегетації.

Азот важкогідролізовамих сполук становить основну частину валового азоту ґрунту. Це резерв для забезпечення ґрунту мінеральним азотом, до якого входять азот амінів, амінокислот, частина фіксованого амонію. Групування ґрунтів за ступенем забезпеченості рослин азотом, вмістом у ньому азоту гідролізованих сполук та нітрифікаційною здатністю наведено в табл. S.I.

Таблиця 5.1. Групування ґрунтів за вмістом азоту легкогідролізованих сполук щодо здатності забезпечувати ним сільськогосподарські культури

Група

Забезпеченість ґрунтів

За методом

Азот мінеральних сполук ()

Тюріна–

Кононової

Корнфілда

Кравкова (нітрифікаційна здатність)

мг/кг ґрунту

1

Дуже низька

< 30

< 100

< 5

< 11

2

Низька

30-40

100-150

5-8

11-15

3

Середня

40-50

150-200

8-15

15-24

4

Підвищена

50-70

> 200

15-30

24-30

5

Висока

70-100

-

30-60

30-35

6

Дуже висока

> 100

-

> 60

> 35

Азот негідролізованих сполук майже не бере участі в азотному живленні рослин з ґрунту. В негідролізованій фракції залишається азот гетероциклічних сполук (гумінові кислоти, гуміни) та азот сполук, що міцно зв'язані з мінеральною частиною ґрунту.

Для визначення забезпеченості сільськогосподарських культур азотом під час вегетації найчастіше знаходять вміст у ґрунті його мінеральних форм – амонійної і нітратної (). Вміст мінерального азоту в ґрунті залежить від вмісту в ньому гумусу і змінюється від незначної кількості (слідів) до 2 % (валової кількості). Впродовж вегетаційного періоду спостерігаються два максимуми та один мінімум вмісту мінерального азоту в ґрунті. Перший максимум припадає на весну (на початок вегетації), другий – на осінь (після збирання врожаю), мінімум – на літній період.

У фракції мінерального азоту відбуваються якісні сезонні зміни, переважно через коливання вмісту нітратного азоту. Максимальне накопичення нітратів відмічається навесні, що пов'язано з оптимальними умовами проходження процесів амоніфікації і нітрифікації та з незначним використанням азоту в цей період молодими рослинами. У травні–липні вміст нітратів різко зменшується внаслідок інтенсивного використання їх рослинами та зниження активності нітрифікації через зменшення вологості ґрунту. В серпні–вересні, після підвищення вологості ґрунту, значного зниження або взагалі припинення засвоєння азоту рослинами і в результаті розкладання пожнивних решток знову відбувається акумуляція нітратів.

Залежно від ґрунтово-екологічних умов частка нітратного азоту в складі мінерального великою мірою визначається типом ґрунтів. У малородючих ґрунтах частка нітратного азоту становить 20–30 %. З підвищенням родючості вона збільшується до 40-50 %. Слід зазначити, що внаслідок легкого перетворення цих форм азоту кількість Тх постійно змінюється без прямої залежності від загальних запасів азоту в ґрунті. Внаслідок внесення азотних добрив частка нітратного азоту в ґрунті підвищується до 80 %, а на високородючих ґрунтах навіть більше, але це мало впливає на його сезонну динаміку.

Виділений під час мінералізації органічних речовин та внесений у ґрунт з добривами амоній, маючи позитивний заряд, засвоюється негативно зарядженими колоїдами ґрунту, частково залишається в ґрунтовому розчині й частково закріплюється в необмінній (фіксованій) формі. У зв'язку з цим він мало переміщується в ґрунті. Для рослин безпосередньо недоступний лише амоній, зафіксований у міжпакетних проміжках кристалічної гратки глинистих мінералів. У чорноземах його вміст становить 2–3 %, у сірих лісових – 3–8, у дерново-підзолистих ґрунтах – 3–6 % загального вмісту.

Амоній окиснюється мікроорганізмами до нітратів, які в ґрунті досить рухливі. Маючи негативний заряд, нітрат-іони не адсорбуються ҐВК і не утворюють нерозчинних солей із жодним з катіонів. Вони постійно перебувають у розчиненому стані й переміщуються по профілю ґрунту з водою. Тому такі чинники, як водопроникність і водоутримувальна здатність ґрунту, пов'язані з його гранулометричним складом. Кількість опадів, що проникають у ґрунт в осінньо-зимововесняний період та під час зрошення, концентрація нітратів, форма добрив і час їх внесення постійно впливають на цей процес. Найбільше нітрати переміщуються вниз по профілю ґрунту навесні, коли він має найменшу вологоємність.

Порівняно з іншими елементами мінерального живлення рослин зміни азотного режиму в часі (впродовж року) і в просторі (на площі й по профілю ґрунту) створюють значні ускладнення для діагностики і вчасного прогнозування ефективності азотних добрив.

Учені виявили рослини-індикатори, за допомогою яких можна визначити високий вміст гумусу та азоту в ґрунті. їх перелік наведено нижче.

Рослини-індикатори надлишку азоту в ґрунті

Галінсога дрібноквіткова

(Galinsoga parviflora)

Галінсога чотирипроменева

(Galinsoga quadriradiata)

Квасениця пряма

(Xanthoxalis stricta)

Жовтушник лакфіолевидний

(Erisimum cheiranthoides)

Кропива жалка

(Urtica urens)

Куряче просо звичайне

(Echinochloa crus-galli)

Молочай щербиковидний

(Euphorbia peplis)

Лобода багатонасінна

(Chenopodium polyspermum)

Паслін чорний

(Solanum nigrum)

Переліска однорічна

(Mercurialis annua)

Щириця загнута

(Amaranthus retroflexus)

Рослини-індикатори доброго забезпечення ґрунту гумусом і азотом

Вероніка персидська

(Veronica persica)

Гірчиця польова

(Sinapis arvensis)

Мак дикий

(Papaver rhoeas)

Молочай соняшний

(Euphorbia helioscopia)

Рутка лікарська

(Fumaria officinalis)

Вушкоцвіт малий

(Chaenorhinum minus)

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Банківська справа
БЖД
Бухоблік та Аудит
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Нерухомість
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
РПС
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Техніка
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси