Азот является одним из основных элементов питания, которые необходимы для жизни растений. Азот играет исключительно важную роль в обмене веществ. Он входит в состав таких важных органических веществ, как белки, нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды, хлорофилл, алкалоиды, фосфатиды и др. В среднем содержание его в белках составляет 16–18% от массы. Нуклеиновые кислоты играют важную роль в обмене веществ в растительных организмах. Они являются также носителями наследственных свойств живых организмов. Поэтому трудно переоценить роль азота в этих жизненно важных процессах у растений. Кроме того, азот является важнейшей составной частью хлорофилла, без которого не может протекать процесс фотосинтеза и, следовательно, не могут образовываться важнейшие для питания человека и животных органические вещества. Нельзя не отметить также большого значения азота как элемента, входящего в состав ферментов – катализаторов жизненных процессов в растительных организмах. Азот входит в органические соединения, в том числе в важнейшие из них – аминокислоты белков. Азот, фосфор и сера вместе с углеродом, кислородом и водородом являются строительным материалом для образования органических веществ и, в итоге, живой ткани.

Содержание азота в растениях существенно изменяется в зависимости от их вида, возраста, почвенно-климатических условий выращивания культуры, приемов агротехники и т. д. Например, в семействе зерновых культур азота содержится 2–3%, в бобовых – 4–5%. Наибольшее содержание азота отмечается в вегетативных органах молодых растений. По мере их старения азотистые вещества передвигаются во вновь появившиеся листья и побеги. Источниками азота для растений могут служить соли азотной и азотистой кислот (нитраты, нитриты), аммиачные формы азота, некоторые органические соединения азота – мочевина и аминокислоты. Бобовые растения, как известно, с помощью клубеньковых бактерий усваивают молекулярный азот атмосферы (N2). Однако в какой бы форме ни поступал минеральный азот в процессе питания растений, в синтезе аминокислот, белков и других азотсодержащих органических веществ он может принимать участие только в восстановленной форме в виде аммония. Поэтому поступивший в растения нитратный азот в результате окисления углеводов восстанавливается до аниона азотистой кислоты, а затем до аммиака. Весь сложный цикл синтеза азотистых органических веществ в растениях начинается с аммиака, и распад их завершается его образованием.

Запас азота в почве в некоторой степени пополняется азотом атмосферных осадков. Обычно он поступает в виде аммиака и отчасти нитратов. Эти соединения азота образуются в атмосфере и под действием грозовых разрядов. По данным большинства специалистов, с осадками на каждый гектар ежегодно поступает от 2 до 11 кг азота.

Перечисленные источники пополнения природных запасов азота представляют несомненный практический интерес, но они доставляют лишь часть азота, который выносится с урожаями сельскохозяйственных культур. Поэтому необходимо принимать меры для –оптимального увеличения плодородия почвы и прежде всего пополнения в ней запасов органических и минеральных удобрений.

Недостаток азота часто является фактором, лимитирующим рост урожая. В природе существуют многочисленные пути потерь азота. Основные из них следующие:

1. Иммобилизация, то есть потребление азота почвенной микрофлорой.

2. Выщелачивание, и прежде всего нитратных форм азота в грунтовые воды.

3. Улетучивание аммиака, окислов азота и молекулярного азота в воздух.

4. Фиксация аммония в почве или необменное его поглощение.

Нитраты же могут накапливаться в растениях до определенного предела без вреда. Кроме того, переход нитратов в аммиак совершается по мере использования его на синтез аминокислот. Нет синтеза – нет и образования аммиака из нитратов.

Нитраты – лучшая форма питания растений в молодом возрасте, когда листовая поверхность небольшая, вследствие чего в растениях еще слабо проходит фотосинтез и не образуются в достаточном количестве углеводы и органические кислоты. С увеличением листовой поверхности усиливается фотосинтез углеводов, при окислении которых образуются органические кислоты, что, в свою очередь, способствует связыванию аммиака дикарбоновыми кислотами с образованием аминокислот, а затем и белков.

Для культур, в которых содержится достаточное количество углеводов (например, клубни картофеля), аммиачные и нитратные формы азота в начале роста растений практически равноценны. Для культур, в семенах которых углеводов содержится мало (например, сахарная свекла), нитратные формы азота имеют преимущество перед аммиачными.

Условия азотного питания оказывают большое влияние на рост и развитие растений. При недостатке азота рост их резко ухудшается. Особенно сильно сказывается недостаток азота на росте листьев: они мельчают, имеют светло-зеленую окраску, преждевременно желтеют. Стебли становятся тонкими и слабо ветвятся. Такие растения дают низкий урожай. При нормальном азотном питании растений повышается синтез белковых веществ, ускоряется рост и несколько замедляется старение листьев. Листья имеют интенсивно-зеленую окраску, растения образуют мощные стебли, хорошо растут и кустятся. Избыточное азотное питание в течение вегетации задерживает развитие растений, они образуют большую вегетативную массу в ущерб репродуктивным органам.

Для развития листовой поверхности растению в начале жизни необходимо усиленное питание азотом. Но избыток аммиачного азота во время прорастания семян, бедных углеводами, оказывает отрицательное действие. Аммиачный азот в этом случае не полностью используется растением, накапливается в тканях, вызывая аммиачное отравление. При нитратном питании этого не происходит.

Все овощные культуры предъявляют высокие требования к азотному питанию в течение всего периода вегетации. Наиболее интенсивный прирост урожая капусты наблюдается в июле–августе, в это время она поглощает основную массу азота. Морковь больше всего азота усваивает в конце августа – начале сентября. Поступление азота в огурцы возрастает постепенно, достигая максимума в период наибольшего роста завязей.

Экспериментально доказано, что только через 3–4 недели после появления всходов большинство овощных культур использует питательные вещества удобрений, внесенных перед посевом на глубину 20 см. Недостаток питания в начальный период роста, когда корневая система еще слабая и не проникла глубоко, значительно снижает последующий урожай. Поэтому, чтобы получить высокий урожай овощных культур, необходимо вносить небольшие дозы удобрений в рядки и лунки сразу после посева семян и высадки рассады, что обеспечивает нормальное питание в раннем возрасте.

Главное место в ассортименте выпускаемых азотных удобрений занимают концентрированные формы азота: аммиачная селитра, мочевина, безводный аммиак, а также сложные удобрения; доля низкопроцентных удобрений, например кальциевая и натриевая селитры, аммиачная вода, сульфат аммония, постоянно снижается.

Азотные удобрения подразделяются на следующие группы:

– нитратные удобрения (селитры), которые содержат азот в нитратной форме;

– аммонийные и аммиачные удобрения (твердые и жидкие), которые содержат азот в аммонийной и аммиачной форме;

– аммонийно-нитратные удобрения, они содержат азот в аммонийной и нитратной форме (аммиачная селитра);

– удобрения, в которых азот находится в амидной форме (мочевина, или карбамид);

– водные растворы мочевины (карбамида) и аммиачной селитры, которые получили название КАС (карбамид-аммиачная селитра).

Производство различных азотных удобрений основано на получении синтетического аммиака из молекулярного азота и водорода. Азот получают пропусканием воздуха в генератор с горящим коксом, а источниками водорода служат природный газ, нефтяные и коксовые газы.

Синтетический аммиак используют не только для производства мочевины, аммонийных солей и жидких аммиачных удобрений, но также и азотной кислоты, из которой получают аммонийно-нитратные удобрения.

Нитратные удобрения

Нитратные удобрения – натриевая и кальциевая селитры – составляют около 1% выпускаемых азотных удобрений.

Натриевая селитра (нитрат натрия, чилийская селитра) содержит 16% азота и 26% натрия. Она является побочным продуктом при получении азотной кислоты из аммиака и представляет собой мелкокристаллическую соль белого или желтовато-бурого цвета, хорошо растворимую в воде. Обладает слабой гигроскопичностью. Если хранить данное удобрение в неподходящих для него условиях, то оно может слежаться. При правильном хранении сохраняет хорошую рассеи–ваемость.

Кальциевая селитра (нитрат кальция) содержит около 13% азота. Получают ее при нейтрализации азотной кислоты известью, а также в качестве побочного продукта при производстве комплексных удобрений – нитрофосов – путем азотнокислотной переработки фосфатов. Кальциевая селитра представляет собой кристаллическую соль белого цвета, хорошо растворимую в воде. Обладает высокой гигроскопичностью. При неправильных условиях хранения (например, при повышенной влажности воздуха в помещении) сильно отсыревает, слеживается и расплывается. Хранят и перевозят ее в специальной водонепроницаемой упаковке. Для уменьшения гигроскопичности кальциевую селитру гранулируют с применением гидрофобных покрытий.

Кальциевая и натриевая селитры – физиологически щелочные удобрения. Растения потребляют больше анионов, чем катионов. Использование кальциевой селитры на кислых, бедных основаниями почвах дает хорошие результаты. При ее внесении уменьшается кислотность, а физические свойства почвы улучшаются.

В условиях влажного климата или при обильном орошении нитратный азот может вымываться из почвы, а также теряться в виде газообразных продуктов в ходе денитрификации.

Не рекомендуется вносить селитры осенью, их лучше заделывать весной под предпосевную культивацию. Эти удобрения можно использовать в качестве подкормки озимых и пропашных культур, а натриевую селитру – при посеве сахарной свеклы, кормовых и столовых корнеплодов в рядки. Эффективность натриевой селитры связана с ролью натрия. Он усиливает отток углеводов из листьев, в результате чего повышается урожай корнеплодов и содержание в них сахара.