Sierpień
17
12:49
Imieniny:
Exact matches only
Search in title
Search in content
Search in comments
Search in excerpt
Search in posts
Search in pages
Search in groups
Search in users
Search in forums
Filter by Categories
Aktualności
Nawożenie
Ochrona
Okopowe
Oleiste
Prawo
Relacje
Rynek
Technika
Zboża

Partner portalu

Aktualności

Przemiany azotu w glebie, a jego dostępność dla roślin

Dodane 8 grudnia 2014 o 12:59   Autor: Dr inż. Witold Szczepaniak, Uniwersytet Przyrodniczy, Poznań
rzepak azot niedobór iw
Głodująca plantacja rzepaku uprawianego po pszenicy (nie zastosowano azotu na słomę) (Fot. W. Szczepaniak)

Działania rolnika powinny być ukierunkowane na kontrolę wszystkich czynników, które mają wpływ na wzrost roślin, a tym samym decydują o efektywności nawożenia azotem – głównym składnikiem plonotwórczym. W praktyce ważna jest zarówno wysokość uzyskiwanych plonów, jak i produktywność jednostkowa azotu, która zmniejsza się wraz ze wzrostem poziomu nawożenia.

W racjonalnym nawożeniu istotne jest nie tylko rozpoznanie potrzeb pokarmowych (oblicza się je, mnożąc zakładany plon przez pobranie jednostkowe), lecz także w miarę dokładne określenie dostępności tego składnika z gleby. Rośliny swoje potrzeby pokarmowe zaspokajają zarówno z zastosowanych nawozów (mineralnych, naturalnych i organicznych), jak i z zasobów glebowych. Generalnie potrzeby nawozowe względem nawozów mineralnych oblicza się, odejmując od potrzeb pokarmowych ilość składnika, jaką rośliny będą miały do dyspozycji z zasobów glebowych (do tej puli zalicza się zarówno składnik rodzimy – pochodzący z mineralizacji glebowej materii organicznej, jak i składnik, który pochodzi z rozkładu zastosowanych nawozów naturalnych i organicznych, a także azot cząsteczkowy (atmosferyczny) związany przez bakterie symbiotyczne (symbioza z roślinami motylkowymi) i wolno żyjące w glebie. Jak wynika z powyższego zestawienia, na pulę azotu glebowego składa się wiele źródeł, które w mniejszym lub większym stopniu są dostępne dla roślin. Jednocześnie trzeba zaznaczyć, że azot znajdujący się w glebie podlega wielu przemianom, które decydują o tym, że ilość tego składnika dostępnego dla roślin w zależności od warunków może dość drastycznie się zmieniać.
Zatem racjonalna gospodarka azotem wymaga bardzo dokładnego poznania procesów, jakim związki azotu podlegają w środowisku. Warto wiedzieć, że o odżywieniu roślin tym składnikiem decydują trzy przyswajalne formy azotu: azot cząsteczkowy (N2); jon amonowy (NH4+) i jon azotanowy (NO3-). Dwie podstawowe formy azotu nieorganicznego (NH4+ i NO3-), które są pobierane przez korzenie roślin z roztworu glebowego, stanowią zaledwie 1–5% całkowitych zasobów azotu zawartego w glebach uprawnych. Pozostała część, czyli 95–99%, to związki organiczne azotu, charakteryzujące się różnorodnością form, a w konsekwencji różną podatnością na rozkład mikrobiologiczny. Między tymi formami związków azotu zachodzą dynamiczne procesy przemian, zależne od aktywności mikroorganizmów i warunków środowiska. Najważniejsze z nich to:

  • wiązanie azotu atmosferycznego przez mikroorganizmy zdolne do redukcji  N2 i włączanie go w struktury organiczne roślin wyższych;
  • włączanie azotu organicznego w struktury związków węgla (w próchnicę – proces humifikacji);
  • mineralizacja związków organicznych do amoniaku – NH3 (w środowisku wodnym amoniak przekształca się w formę amonową – NH4+);
  • immobilizacja azotu nieorganicznego przez mikroorganizmy (biologiczne uwstecznianie azotu);
  • nitryfikacja (utlenianie jonów amonowych do azotanów);
  • ulatnianie amoniaku z gleby;
  • redukcja nieasymilacyjna azotu – denitryfikacja (straty azotu w postaci gazowej – N2, NO, N2O);
  • wymywanie azotu (dotyczy przede wszystkim azotanów).

Wiązanie azotu atmosferycznego

Generalnie wiązanie azotu atmosferycznego może odbywać się przez mikroorganizmy wolno żyjące w glebie, np.  Azotobacter (bakterie tlenowe), czy Clostridium (bakterie beztlenowe) oraz przez mikroorganizmy żyjące w symbiozie z roślinami motylkowatymi, np. bakterie z rodzaju Rhizobium. Przy czym efektywność pierwszej grupy jest zdecydowanie mniejsza i kształtuje się na poziomie od kilku do kilkunastu kg N/ha rocznie. Natomiast wiązanie symbiotyczne nierzadko przekracza 200 kg N/ha rocznie. Przy czym ostateczna ilość azotu cząsteczkowego związanego przez mikroorganizmy symbiotyczne zależy od:

  • charakterystycznych cech mikroorganizmów symbiotycznych (infekcyjność, efektywność wiązania, zdolność do przeżycia bez rośliny gospodarza, konkurencja między szczepami gatunków);
  • właściwości rośliny gospodarza (selektywność gatunkowa);
  • środowiska glebowego (pH, wilgotność, temperatura, składniki mineralne – zwłaszcza azot, fosfor, mikroskładniki, związki toksyczne – pestycydy);
  • składników biotycznych gleby (drapieżcy, nicienie, pierwotniaki, promieniowce, grzyby, owady).

Jak już wspomniano, do najważniejszych czynników środowiskowych wpływających na wiązanie azotu cząsteczkowego należą: wilgotność gleby, odczyn oraz dostępność składników mineralnych. Przy czym wilgotność gleby pełni funkcję nadrzędną, ponieważ wpływa zarówno na roślinę gospodarza, jak i na mikroorganizmy. Większość roślin motylkowych, np. bób, groch siewny, lucerna czy soja, jest bardzo wrażliwa na suszę. Czynnik ten wywiera ujemny wpływ zarówno na procesy infekcji rośliny, jak i wzrost bakteroidy, co znacząco ogranicza wiązanie azotu cząsteczkowego.

Azot amonowy

Formy organiczne azotu (rodzime – próchnica, resztki pożniwne, nawozy naturalne i organiczne) stanowią potencjalne źródło azotu amonowego, gdyż w wyniku ich rozkładu w pierwszej kolejności powstaje amoniak, który następnie przekształca się w jon amonowy. W kolejnym etapie może on zostać przekształcony w jon azotanowy. Przy czym w glebach niedotlenionych, podtapianych lub zalewanych, a także w środowisku kwaśnym proces nitryfikacji (utleniania azotu) ulega osłabieniu lub zahamowaniu, dlatego zwykle dominuje w nich azot amonowy. Poza tym że może on ulec nitryfikacji, może również zostać przekształcony w glebową materię organiczną (próchnicę), ulec immobilizacji (wbudowaniu w ciała mikroorganizmów), zostać unieruchomiony między pakietami minerałów ilastych (uwsteczniony N-NH4+ jest niedostępny dla roślin), a w niekorzystnych warunkach ulec stratom w postaci amoniaku.
W praktyce rolnik powinien skupić się przede wszystkim na ograniczeniu strat azotu w postaci amoniaku (m.in. poprzez stworzenie korzystnych warunków do nitryfikacji a także jak najszybsze wymieszanie z glebą nawozów naturalnych – obornik, gnojowica – po ich zastosowaniu) oraz na kontroli procesów rozkładu materii organicznej. Oczywiście nie jest to sprawa prosta, gdyż rozwój mikroorganizmów, które odpowiedzialne są za te procesy jest funkcją wielu czynników środowiskowych, w tym temperatury i wilgotności gleby oraz dostępności azotu, zarówno we wprowadzonym do gleby świeżym materiale organicznym, jak i w zasobach glebowych. Istotną rolę odgrywa tzw. podatność materii organicznej na biodegradację, która zależy od dwóch głównych czynników, związanych z zawartością azotu i węgla (ważna jest również zawartość ligniny). W glebach uprawnych rozkład może zachodzić na drodze:

  • bezpośredniego uwalniania azotu do gleby (dla C:N <22:1), gdy zawartość azotu w rozkładanych resztkach roślinnych oraz w nawozach naturalnych i organicznych jest większa niż 18 kg/tonę;
  • bezwzględnego uwsteczniania azotu (dla C:N >33:1), gdy zawartość azotu w rozkładanych resztkach roślinnych oraz w nawozach naturalnych i organicznych jest mniejsza niż 12 kg/tonę;
  • tymczasowego uwsteczniania azotu (dla C:N mieszczącym się w przedziale 33–22:1), gdy jego zawartość w rozkładanych resztkach roślinnych oraz w nawozach naturalnych i organicznych mieści się w zakresie 12–18 kg/tonę.

Jeżeli zatem przyorywane resztki/nawozy są ubogie w azot, a zależy nam na tym, aby nie był on biologicznie uwsteczniany w glebie, to należy uregulować stosunek C:N, stosując przed ich wymieszaniem z glebą odpowiednią ilość azotu, np. w postaci mocznika czy gnojowicy. Postępowanie to jest szczególnie ważne w uprawie rzepaku po zbożach, jeżeli słoma została przyorana. Tłumaczą to stosunkowo duże jesienne potrzeby rzepaku względem azotu (na przerośniętych plantacjach zwykle znacząco przekraczają 100 kg N/ha).

Azot azotanowy

Jest podstawową formą azotu w glebach, zwłaszcza wysoko produktywnych. Rolę tej formy chemicznej azotu w produkcji roślinnej należy rozpatrywać na trzech płaszczyznach, odniesionych do procesów zachodzących w glebie, takich jak:  intensywność utleniania azotu amonowego (nitryfikacja); podatność na wymywanie; intensywność i produkty denitryfikacji.
Nitryfikacja zależy od dwóch czynników – ilości jonu amonowego w glebie oraz aktywności mikroorganizmów utleniających NH4+ do NO3-. Proces ten zachodzi w glebach strukturalnych (odznaczających się optymalnymi warunkami wodno-powietrznymi) o pH powyżej 6,0.
Azot w formie azotanowej, jeśli nie zostanie pobrany przez rośliny, może zostać wymyty lub ulec denitryfikacji. Ponieważ jon azotanowy odznacza się dużą ruchliwością w glebie, wiec przemieszcza się tak jak woda, tj. zarówno w głąb (jeśli opady są intensywniejsze niż transpiracja), jak i w górę profilu (jeżeli jest odwrotnie). Zatem realne zagrożenie wymywania azotanów występuje tylko w okresie półrocza zimowego, gdyż w półroczu letnim, tj. gdy temperatura przekroczy 5°C, dominuje parowanie (z gleby, rośliny) i woda podsiąka z głębszych warstw ku powierzchni. Zatem w półroczu letnim wymywanie azotanów notuje się tylko w sytuacji nawalnych lub długotrwałych opadów.
Kolejnym procesem, który prowadzi do strat azotu, jest denitryfikacja. W jej wyniku jony azotanowe zostają przekształcone w formy gazowe, które ulatniają się do atmosfery. Denitryfikacja szczególnie intensywnie zachodzi w warunkach ograniczonej ilości tlenu w glebie. Dlatego ograniczanie tego procesu polega na regulacji warunków wodno-powietrznych (wskazana jest likwidacja zagęszczonych czy zamulonych warstw gleby).

Ostatnio dodane:

Komentarze

Sierpień, 2018

Pn

Wt

Śr

Cz

Pt

So

Nd

-

-

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

Brak wydarzeń w wybranym dniu

loading...