677

фиксации молекулярного азота атмосферы. Гораздо большее значение для пополнения почвы азотом и питания растений имеет связывание (фиксация) молекулярного азота воздуха азотфиксирующими микроорганизмами, свободноживущими в почве (азотобактер, клостридиум и др.), клубеньковыми бактериями, живущими в симбиозе с бобовыми растениями (сим-

биотическая азотфиксация), а также азотфиксирующими микроорганизмами в ризосфере небобовых растений (ассоци-

ативная азотфиксация).

Свободноживущие и ассоциативные азотфиксаторы в тропической зоне, южных и умеренных широтах ассимилируют до 20-30 кг азота на 1 га, а в северных широтах при недостатке тепла, малом содержании органического вещества в почвах и неблагоприятной для азотфиксаторов кислой реакции – всего 5-10 кг/га.

Роль бобовых культур в балансе азота. Размеры сим-

биотической азотфиксации значительно больше и зависят от вида и урожайности бобовых растений. Так, клевер при хорошем урожае может накапливать 150-160 кг/га азота, люпин – 100-170, люцерна – 250-300 кг/га. Примерно ⅓ связанного бобовыми травами азота сохраняется в послеукосных и корневых остатках и после их минерализации может использоваться культурами, идущими в севообороте вслед за бобовыми. В среднем в 1 т сена бобовых трав имеется 25-30 кг азота, а в корневых и послеукосных остатках содержится и поступает в почву 10-15 кг азота. Вклад биологического азота в азотный баланс определяется площадью, занимаемой многолетними бобовыми травами и их урожаем, от которого зависит количество азота, оставляемого в почве в корневых и послеукосных остатках. Если площадь, занятая бобовыми травами, составляет 10% общей посевной площади, а урожай

161

сена равен 4 т/га, то ежегодное поступление азота в почву на 1 га посевов бобовых составит 4060 кг, а в среднем на 1 га всей посевной площади – 4-6 кг. Зернобобовые культуры оставляют после себя в пожнивно-корневых остатках столько же азота, сколько используют для формирования урожая из почвы, то есть они не обедняют почву азотом и являются хорошим предшественником для других культур.

Суммарное поступление азота за счѐт указанных источников далеко не компенсирует выноса его урожаями сельскохозяйственных культур и потерь из почвы в результате вымывания, эрозии и денитрификации. Чтобы не допустить обеднения почвы азотом и получать высокие, устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур, необходимо постоянно пополнять его запасы в почве путем внесения органических и минеральных удобрений. Поэтому для повышения урожаев всех культур и улучшения их качества огромное значение имеет внесение в почву содержащих азот органических и минеральных удобрений, получаемых путем искусственного синтеза из азота воздуха на химических заводах. Конечно, при этом должна максимально использоваться возможность вовлечения в круговорот питательных веществ фиксированного из атмосферы биологического азота путем расширения посева бобовых, особенно многолетних трав, и создания наиболее благоприятных условий для их выращивания

ифункционирования свободноживущих азотфиксаторов.

Диагностика азотного питания. Признаки недостатка

иизбытка азота в растениях. Характерные признаки азот-

ного голодания: торможение роста вегетативных органов растений и появление бледно-зелѐной или желто-зелѐной окраски листьев из-за нарушения образования хлорофилла. Азот повторно используется (реутилизируется) в растениях, и при-

162

знаки его недостатка проявляются сначала у нижних листьев. Пожелтение начинается с жилок листа, затем распространяется к краям листовой пластинки. При остром длительном азотном голодании бледно-зелѐная окраска листьев растений переходит (в зависимости от вида растений) в различные тона желтого, оранжевого и красного цветов, пораженные листья высыхают и преждевременно отмирают. У овощных культур при недостатке азота рост замедлен, стебли тонкие, волокнистые и твѐрдые. У плодовых культур черешки листьев и их жилки приобретают красноватый оттенок. Угол наклона черешка к побегу становится острым, резко уменьшается число цветков и плодов, побеги красно-коричневые, короткие, тонкие, плоды мелкие, яркоокрашенные. При нормальном снабжении азотом листья темно-зелѐные, растения хорошо кустятся, формируют мощный ассимиляционный стеблелистовой аппарат и полноценные репродуктивные органы.

При избыточном азотном питании листья крупные, ча-

сто свисающие. Избыточное, особенно одностороннее, снабжение азотом может замедлить развитие (созревание) растений и ухудшить структуру урожая, поскольку образуется большая вегетативная масса в ущерб товарной части урожая. При недостатке тепла в конце лета растения могут не достичь полной спелости. У корне- и клубнеплодов избыток азота приводит к израстанию в ботву, у зерновых культур и льна вызывает полегание посевов. В клубнях, корнеплодах, овощах, травах повышается содержание нитратов. У плодовых – понижается холодостойкость образуются мелкие, плохо окрашенные плоды, повышенное предуборочное опадение плодов, позднее их созревание, уменьшение прочности плодов, ухудшение лѐжкости.

Почвенная диагностика проводится по содержанию легкогидролизуемого азота по Тюрину и Кононовой, щелоче-

163

гидролизуемого азота – по Корнфилду, по содержанию нитратного и аммиачного азота и нитрификационной способности. Градация почв по содержанию легкогидролизуемого азота по Тюрину и Кононовой или щелочегидролизуемого азота по Корнфилду и нитрификационной способности приведена в таблице 61.

Таблица 61

Группировка почв по содержанию гидролизуемого азота и нитрификационной способности, мг/кг почвы (Кротких Т.А., 2012)

В нашем крае не разработан единый показатель обеспеченности почв азотом, поэтому картограммы по азоту отсутствуют. Для определения потребности в азотных удобрениях весной предлагается использовать следующую шкалу (табл. 62).

Таблица 62

Содержание N-NO3 в почве в слое 0-40 см и потребность растений в азотных удобрениях (Пискунов А.С., 1988)

При расчете доз азотных удобрений важно знать, сколько доступного азота может накапливаться под растениями за

164

вегетационный период за счѐт самой почвы. В условиях Сибири с этой целью определяют текущую нитрификацию, не беря во внимание содержание аммонийного азота в почве.

Формула расчета текущей нитрификации (Nт) имеет следующий вид:

Nт = N2 + Вб – N1, кг/га,

где N2 – содержание N-NO3 в почве перед уборкой культуры, кг/га;

N1 – содержание N-NO3 в почве до посева (посадки) культуры, кг/га;

Вб – вынос азота биомассой урожая, кг/га. Оптимальными сроками для определения текущей нит-

рификации в почве под яровыми зерновыми в условиях Предуралья начало - середина июня, для пропашных – конец июня - середина августа, для озимой ржи – середина-конец сентября и май – средина июня.

Определение азота в биомассе растений лучше проводить в фазе наибольшего его содержания. Для зерновых культур – это в фазах кущения – выход в трубку, для пропашных – фаза 7-8 листьев, у картофеля в фазу бутонизации, у капусты – начало завязывания кочана, у земляники – начало цветения.

На основании длительных исследований А.С. Пискуновым рассчитана величина текущей нитрификации для почв Предуралья (табл. 63).

Величина текущей нитрификации сильно изменяется в зависимости от кислотности и гранулометрического состава почв, влажности и температуры почв, в меньшей степени от содержания гумуса. Исследования А.С. Пискунова показали, что под яровыми зерновыми, пропашными и бобовозлаковыми культурами в дерново-подзолистых, серых лесных и черноземных почвах накапливается почти одинаковое количество нитратного азота.

165

Приведенные цифры нельзя считать постоянными, они могут изменяться в зависимости от погодных условий, густоты посевов и посадки, особенностей сельскохозяйственных культур и сортов, технологии возделывания растений. Содержание нитратного азота сильно возрастает в окультуренных почвах и при внесении органических и минеральных удобрений, мелиорантов (извести).

Таблица 63

Величина текущей нитрификации (Nт) в почвах Предуралья, кг/га (Пискунов А.С., 1988)

Ассортимент и классификация азотных удобрений, состав, свойства, применение

На многих почвах нашей страны, особенно в достаточно увлажненных районах на дерново-подзолистых, серых лесных и выщелоченных черноземах, а также при орошении на других почвах азотные удобрения имеют решающее значение в повышении урожаев. Они обеспечивают до 50% общей прибавки урожая, получаемой от полного минерального удобрения (NPK).

Однокомпонентные азотные удобрения подразделяют на следующие группы (табл. 64):

нитратные удобрения (соли азотной кислоты или селитры), содержащие азот в нитратной форме;

аммонийные и аммиачные удобрения (твердые и жидкие), содержащие азот, соответственно, в аммонийной или аммиачной формах;

аммонийно-нитратные удобрения, в них азот находится и в аммонийной, и в нитратной формах (аммиачная селитра, ИАС);

удобрение, в состав которого азот входит в амидной форме (мочевина или карбамид);

водные растворы мочевины (карбамида) и аммиачной селитры, получившие название КАС (карбамидаммиачная селитра).

Производство различных азотных удобрений основано, главным образом, на образовании синтетического аммиака из молекулярного азота и водорода и является энергоѐмким и технологически сложным процессом. Азот получают, пропуская воздух через генератор с горящим коксом, а источником водорода служат природный газ, нефтяные и коксовые газы. Из смеси N2 и Н2 (в отношении 1:3) при высокой температуре и давлении в присутствии катализаторов получают аммиак:

N2 + 3Н2 = 2NH3

Синтетический аммиак используют для производства не только мочевины, аммонийных солей и жидких аммиачных удобрений, но и азотной кислоты, которая идет для получения аммонийно-нитратных и нитратных, а также комплексных удобрений.

Мощности по производству аммиака в России достигают свыше 15 млн. т. Сейчас выпускают, главным образом, аммиачную селитру и мочевину, которую практически пол-

168

ностью экспортируют за рубеж. За счѐт реконструкции устаревших для производства этих удобрений агрегатов налажен и будет расширяться выпуск жидких азотных удобрений, в том числе КАС.

Нитратные удобрения

Нитратные удобрения – натриевая и кальциевая селитры – являются побочным продуктом основных химических производств и всегда составляли небольшую долю (менее 1%) выпускаемых азотных удобрений.

Натриевая селитра (чилийская селитра) [NaNO3] ис-

пользуется 3-х видов: 1-го сорта с содержанием 16,4% азота; 2-го сорта – 16,3% (ГОСТ 828-77Е); и техническая – 15,5% азота (МРТУ 0-45-66). Содержание натрия составляет 26%. Это мелкокристаллическая соль белого или желтовато-бурого цвета, хорошо растворимая в воде, горько-солѐная. Обладает слабой гигроскопичностью, но при хранении в неблагоприятных условиях может слеживаться. При правильном хранении не слеживается и сохраняет хорошую рассеваемость. В почве вызывает подщелачивание среды, так как растение потребляет больше анион NO3- в обмен на выделяющийся анион НCO3-, который с Na образует гидролитически щелочную соль NaНСО3 по уравнению: NaНСО3 + НОН = Na+ + ОН- + Н2СО3. Поэтому удобрение физиологически щелочное.

Впервую очередь в хозяйствах еѐ следует использовать

вкачестве подкормки озимых зерновых, многолетних злаковых трав, ягодных и овощных культур. Удобрение эффективно на озимой ржи, сахарной, кормовой и столовой свекле и других корнеплодах. Высокая эффективность натриевой селитры при внесении под корнеплоды вызвана ролью натрия. Он усиливает отток углеводов из листьев в корни, в результате повышаются урожай корнеплодов и содержание в них са-

169

хара. Перед внесением натриевую селитру можно смешивать с суперфосфатом и хлористым калием.

Кальциевая селитра [Ca(NO3)2 × 3H2O] (ТУ2181-028- 32496445-01) содержит 15,0-17,5% N и 14% воды. Это кристаллическая соль белого цвета, хорошо растворимая в воде. Обладает высокой гигроскопичностью и даже при нормальных условиях хранения сильно отсыревает, расплывается и слеживается. Хранят и перевозят еѐ в специальной водонепроницаемой упаковке. Для уменьшения гигроскопичности кальциевую селитру гранулируют с применением гидрофобных покрытий, однако даже это полностью не устраняет неблагоприятные физические свойства удобрения. Это физиологически щелочное удобрение, поэтому подщелачивает почвенный раствор. Является хорошим удобрением на кислых дерново-подзолистых и серых лесных почвах. Удобрение эффективно на яровой пшенице, многолетних злаковых травах, овощных культурах при использовании в подкормку и менее эффективно на картофеле. Это единственное удобрение из простых, содержащее кальций в водорастворимой форме, поэтому широко применяется в защищенном грунте для корневых и некорневых подкормок. Ввиду высокой гигроскопичности кальциевая селитра мало пригодна для внесения в рядки. Еѐ также не рекомендуется смешивать с другими удобрениями, так как смеси удобрений приобретают тестообразную массу.

В почве селитры быстро растворяются и вступают в обменные реакции с катионами ППК:

Na

(ППК) CaCa +2NaNO3↔(ППК) Na +Ca(NO3)2

Ca

H

(ППК) H +Ca(NO3)2↔(ППК) CaH +2HNO3

H

170