Содержание азота в растении и почве. Азотные удобрения Значение азота и его содержание в растении

Азот - инертный газ, который не поддерживает горения и дыхания. По словам Лавуазье, азот - элемент “нежизненный” (в переводе с греческого: “а” - отрицание, “зоэ” - жизнь). Несмотря на это, по словам Д.Н.Прянишникова, “вся история земледелия в Западной Европе свидетельствует о том, что главным условием высоких урожаев являются обеспечение растений азотом”. Атмосфера на 4/5 состоит из азота. Над площадью в 1 га в атмосфере содержится 70 тыс. т азота, однако непосредственно для растений он недоступен.

Азот - один из основных элементов, необходимых для жизнедеятельности растений. Он входит в состав белков, ферментов, нуклеиновых кислот, хлорофилла, витаминов, алкалоидов и других соединений. Уровень азотного питания определяет размеры и интенсивность синтеза белков и других азотистых органических соединений в растении, которые существенным образом влияют на процессы роста. В составе сухого вещества растения азота содержится 1-3%, в белках - 16-18%.

Основной источник азота для растений — соли азотной кислоты и аммония. Поглощение его из почвы происходит в виде анионов NО₃⁻ и катионов NH₄⁺ и некоторых простейших органических соединений (простых аминокислот, легкорастворимых амидов). Нитратный азот в результате окисления углеводов восстанавливается в растениях до аммиака. Для самих растений нитраты безвредны и могут накапливаться в их ткани в значительных количествах. Однако чрезмерное количество нитратов вредно для теплокровных, поскольку препятствует образованию гемоглобина, нарушает снабжение организма кислородом и предопределяет образование канцерогенных соединений – нитрозоаминов. Синтез белков происходит исключительно при участии аммиака. Аммиак, по образному выражению Д.Н. Прянишникова, является альфа и омега в обмене азотистых веществ в растении (рис. 19).

Рис. 19. Преобразование азотных веществ в растении (по Д.Н.Прянишникову)

Белки

Аминокислоты

Аспаргин

N₂O₃ (NO₂-)

N₂O₅ (NO₃-)

Синтез аминокислот происходит в результате присоединения аммиака к органическим кетокислотам с образованием амидов и в дальнейшем аминокислот (реакция аминирования). Кроме того, аспарагиновая и глутаминовая кислоты в растении могут присоединять еще по одной молекуле аммиака и образовывать амиды - аспарагин и глутамин. Эти соединения используются растениями для детоксикации излишка аммиака и является источником синтеза аминокислот и реакции переаминирования.

Растения способны усваивать и амидный азот мочевины, который поступает через корни и листья после ферментативного гидролиза его до аммиака или непосредственным включением в состав белковой молекулы.

Самым интенсивным образом растения поглощают и усваивают азот в период максимального роста и образования вегетативных органов - стеблей и листьев. Из физиологически старых органов продукты расщепления белков легко перемещаются в молодые органы, поэтому недостаток азота резко отражается на их росте и особенно на синтезе белков.

Нормальное азотное питание повышает производительность растений. При этом листья имеют темно-зеленую окраску, хорошо кустятся, формируются большие листья и полноценные репродуктивные органы, в которых ускоряется синтез белка и они продолжительное время сохраняют жизнедеятельность. Это определяет возраст растения и его органов, уровень снабжения углеводами, перемещение продуктов синтеза, обеспечение фосфором, серой, калием, кальцием и микроэлементами, что является основным условием для нормального синтеза белков. При усиленном азотном питании улучшается качество урожая кормовых культур и возрастает содержание белка в зерне. В корнях сахарной свеклы, клубнях картофеля - наоборот: при чрезмерном количестве азота в конце вегетации накапливаются аминокислоты и другие азотистые вещества, которые уменьшают выход сахара и снижают содержание крахмала. В льне и зерновых излишек азота может вызвать полегание посевов.

Характерными признаками азотного голодания является медленный рост вегетативных органов растений и появление бледно-зеленой, даже желто-зеленой окраски листьев вследствие нарушения процессов образования хлорофилла (рис. 20).

Рис. 20. Сахарная свекла без азота и с оптимальным азотным питанием

Поскольку соединения азота имеют свойство повторно использоваться растением (процесс реутилизации), признаки его недостатка сначала проявляются на нижних листьях. Пожелтение начинается с жилок листа и распространяется до краев листовой пластинки. В случае значительного и продолжительного азотного голодания бледно-зеленая окраска постепенно переходит в желтую, оранжевую и красную, после чего листья сохнут и отмирают.

У злаковых культур при недостатке азота ослабляется формирование колосков, они формируются более короткими и с меньшим количеством зерен.