Лабораторна робота №2 Азотний фонд ґрунту і діагностика ефективності застосування азотних добрив

1. Значення азоту для росту і розвитку рослин

2. Азотний фонд ґрунту і діагностика ефективності застосування азотних добрив

1. Значення азоту для росту і розвитку рослин

У сухій речовині рослин міститься 1—3 % азоту. В разі нестачі його рослини втрачають зелене забарвлення, недостатньо розвиваються і не дають урожаю. У білках міститься 16—18% азоту. Він входить також до складу нуклеїнових кислот, хлоро­філу, алкалоїдів, фосфатидів, вітамінів, ферментів. Для рослин джерелом азоту є солі азотної і азотистої кислот, амонійні солі, деякі органічні сполуки азоту. З мінеральних сполук азоту рос­лини найбільше використовують нітрати та амонійні солі, а з органічних — найпростіші амінокислоти і легкорозчинні аміди. Солі азотистої кислоти (нітрити) істотного значення для живлен­ня рослин не мають, оскільки їх вміст у ґрунті дуже малий. Азот нітратів за рахунок окислення вуглеводів відновлюється в рос­линах до аміаку. Нагромадження аміаку було б дуже шкідливим для рослин, проте цього не відбувається, оскільки аміак бере участь в утворенні з органічних кислот (кетокислот) амінокислот, наприклад:

Аналогічно з кетоглутарової кислоти утворюється глутамінова кислота СООН—СН (МН₂)—СН₂—СН₂—СООН. Аспарагінова і глутамінова кислоти можуть зв'язувати аміак з утворенням амі­дів— аспарагіну СООН—СН (NH₂)—СН₂—СО(NН₂) і глутаміну СООН—СН(NН₂)—СН₂—СН₂—СО(ИН₂). Обидві ці сполуки мо­жуть нагромаджуватися в рослині, вони не шкідливі для неї. Ве­лике значення для обміну азотовмісних сполук у рослинах має процес переамінування(трансамінування)—зворотне перенесення аміногрупи від амінокислот до кетокислот. Внаслідок переаміну­вання утворюються всі інші амінокислоти, крім аспарагінової і глутамінової.

З амінокислот синтезуються білки, які містять понад 20 най­важливіших амінокислот (схема 1).

Поряд із синтезом білків у рослинах відбувається їх розкла­дання. У молодих рослинах синтез переважає над розкладанням, а в старих, навпаки, розкладання переважає над синтезом. Під час розкладання білків аміак не нагромаджується, тому що він знову зв'язується в аспарагін і глутамін. Оскільки аміак є джере­лом синтезу й розкладання білків, Д. М. Прянишников назвав його альфою і омегою азотистого обміну речовин у рослинах.

При проростанні насіння білки розкладаються (гідролізують­ся), а в новоутворених органах відбувається синтез білків та ін­ших азотовмісних сполук. Розкладання білків супроводиться на­громадженням амідів. Наприклад, у бобових рослин до 50 % азо­ту запасних білків переходить у форму аспарагіну, який у молодих органах, що ростуть, стає джерелом азоту для синтезу білків та інших азотовмісних речовин. У старіших органах, переважно в листках, відбуваються гідроліз азотовмісних речовин і перехід продуктів гідролізу до молодих органів, що ростуть. Під час утво­рення насіння білки в листках розкладаються, а з продуктів роз­кладання (амінокислот) у насінні знову синтезуються білки. Вза­галі вміст азоту в рослинах залежно від умов росту дуже змі­нюється, у бобових рослинах азоту більше, ніж у злакових.

Насіння містить азоту більше, ніж вегетативні органи. У листках, особливо у молодих, азоту більше, ніж у стеблах і коренях.

Якщо проаналізувати вміст окремих груп азотовмісних сполук, то для більшості культур вміст білкового азоту порівняно з інши­ми сполуками найвищий. Протягом вегетаційного періоду з віком рослин азотовмісні сполуки перегруповуються, наприклад у тютю­ну збільшується вміст азоту нікотину і зменшується вміст азоту білка. Регулюючи азотне живлення, можна збільшити продуктив­ність рослин. Посилене азотне живлення рослин на початку веге­тації сприяє росту листків, надає їм темно-зеленого забарвлення, прискорює синтез білка, рослини тривалий час зберігають життє­діяльність. При цьому прискорюється ріст і гальмується старіння листків. При посиленому азотному живленні затримується дозрі­вання рослин. Отже, вік рослини та її органів, рівень постачання вуглеводами, переміщення продуктів синтезу, забезпеченість рос­лин фосфором, сіркою, калієм, кальцієм та мікроелементами є основними умовами для нормального синтезу білків у листках та інших органах рослин.

При посиленому азотному живленні поліпшується якість уро­жаю кормових культур і зростає вміст білка у зерні. У коренях цукрових буряків, навпаки, при надмірній кількості азоту напри­кінці вегетації нагромаджуються амінокислоти, які зменшують ви­хід цукру, тому азот амінокислот вважають шкідливим.

Бобові рослини за допомогою бульбочкових бактерій засвоюють азот безпосередньо з повітря. Ще в 1865 р. М. С. Воронін звернув увагу на мікробіологічне походження бульбочок на коренях бобо­вих рослин. Згодом бульбочкові бактерії було виділено як окрему культуру. Взаємовідносини рослин з цими бактеріями називають симбіотичними, тобто корисними для обох організмів. Бактерії одержують від рослин вуглеводи, а рослини — азотні сполуки з бульбочок. Восени кількість бульбочкових бактерій зменшується. Після відмирання бульбочок бактерії потрапляють у ґрунт.

Бульбочкові бактерії синтезують найбільше азоту під час цві­тіння рослин. Недостатні кількості вологи і кисню повітря, як і різкі коливання температури, зменшують засвоюваність азоту бульбочковими бактеріями. Кисла або лужна реакція ґрунтового розчину також гальмує цей процес. Найкращі умови для життє­діяльності бульбочкових бактерій створюються при рН = 6...7. Ось чому велике значення має вапнування кислих і гіпсування солон­цюватих ґрунтів. Цьому також сприяє фосфорне і калійне жив­лення рослин. Азотне живлення гальмує синтез азоту бульбочко­вими бактеріями і зменшує їх кількість.

Конюшина за нормальних умов живлення нагромаджує до 150—160 кг/га азоту, люцерна — близько 300 (при поливі — до 500 кг), люпин — до 160, соя—100, вика — 80, горох — 60, квасо­ля — 70 кг/га азоту. Взагалі бобові (конюшина, люцерна, люпин) мають велике значення не тільки як кормові, але й як азотонагромаджуючі рослини. Вони поліпшують і відновлюють також струк­туру ґрунту і підвищують його родючість.