Засвоєння азоту рослинами залежить від багатьох факторів: виду мінеральних добрив і термінів їх внесення, типу ґрунту, температури повітря, кількості опадів тощо. Зовнішні чинники суттєво впливають, проте ніколи не зупинять складний природний процес – колообіг азоту в природі. У сучасному землеробстві, де вирощуються інтенсивні сорти та гібриди сільськогосподарських культур, переважна кількість азоту надходить у ґрунт саме з добривами, оскільки жодна природна екосистема не може забезпечувати достатню кількість елементів живлення для високих врожаїв сільськогосподарських культур щорічно без їх повернення.
Азот з добрив надходить у ґрунт у декількох різних формах
- Амідна форма перетворюється у ґрунті на амонійну, а згодом – на нітратну форму. Важливо зазначити, що рослина може засвоювати лише дві останні форми з ґрунту. А при низькій температурі цей процес уповільнюється. Але легко та швидко засвоюється через листову поверхню. Тому це найкращий варіант азотних добрив для позакореневого та передпосівного внесення.
- Амонійна форма поступово засвоюється рослиною, навіть за невисокої температури, та частково перетворюється на нітратну. Завдяки даній формі зростає коренева система, покращується кущіння та засвоєння поживних елементів. Дану форму найкраще використовувати для передпосівного внесення.
- Нітратна форма засвоюється кореневою системою найшвидше. Найкраще засвоюється при високій температурі і на кислих ґрунтах. Завдяки нітратній формі краще засвоюється калій, кальцій та магній. Дана форма найкраще підходить для підживлення і припосівного внесення під культури, які потребують значної кількості азоту на ранніх стадіях розвитку та інтенсивного росту рослини.
Отже, ґрунтові мікроорганізми досить швидко перетворюють амонійну форму азоту спочатку в нітрити, а потім – у нітрати. Цей процес називається нітрифікацією. Його тривалість може коливатися в межах 10-14 днів, залежно від природо-кліматичних умов у конкретний період вегетації. Амоній (NH4+) – це позитивно заряджений катіон, який утримується на негативно заряджених глинистих частках ґрунту. Нітрат (NO3-) являє собою негативно заряджений аніон, який не закріплюється в ґрунті і швидко вимивається в його товщу. Саме нітратну форму азоту рослини споживають у більшій мірі, але і в числі втрат переважає також вона.
За результатами досліджень, рослини можуть за певний період використати лише 50% внесеного з добривами азоту, навіть за умови внесення надвисоких норм. Решта ж втрачається внаслідок процесів нітрифікації, результатом якого є промивання елементу в товщу ґрунту та денітрифікації – утворення парникових газів. Мільйони тонн нітратного азоту щорік потрапляють лише у водні ресурси.
У структурі витрат на технологію вирощування сільськогосподарських культур мінеральні добрива становлять найбільш вагому частку (близько 50%), більшість з них – азотні. Тож управління доступністю та стабілізація даного елементу в ґрунті є дуже актуальним економічним, а також екологічним питанням на сьогодні.
З метою управління азотом виробникам сільськогосподарської продукції вже тривалий час доступні інгібітори нітрифікації та уреази. Принцип дії інгібіторів нітрифікації полягає в інгібуванні окислення амонійної форми азоту до нітратної.
Активність бактерій (Nitrosomonas), які і перетворюють азот на доступні для рослин форми, загальмовується і може утриматись на 4-8 тижнів, що дозволить збалансувати живлення культур. Фермент, що міститься в бактеріях нітросомонади і сприяє перетворенню амонійного азоту в ґрунті на нітрит, а потім на нітрат називається амоній монооксигеназа (АМО). Інгібітори діють саме на цей фермент, блокуючи його. У залежності від типу діючої речовини, інгібітори нітрифікації можуть бути «зворотніми» та «незворотніми». Так, препарати на основі нітропірину, наприклад, повністю дезактивують бактерії Nitrosomonas. У свою чергу, інгібітори на основі діючої речовини пронітрідин залишають живою важливу мікрофлору, лише тимчасово блокуючи її.
До другої групи стабілізаторів азоту відносяться інгібітори уреази, які утримують процес гідролізу аміду (сечовини) до амонійного азоту. Цей процес передує реакції нітрифікації. Перетворення сечовини залежить від температурного режиму й відбувається за сприяння ензиму уреази, що міститься у ґрунті.
Наукові дослідження показують, що втрати азоту через випаровування аміаку лише в результаті неналежної заробки карбаміду чи КАС у ґрунт можуть сягати 40%. Це відбувається тоді, коли ферменти уреази розщеплюють молекулу сечовини на газоподібний аміак, який випаровується. Ці процеси відбуваються як при високих, так і при низьких температурах.
Інгібітори уреази використовуються як для обробки гранульованих добрив, так і в якості добавки до рідких добрив, які містять амідну форму азоту. Препарати, які додаються, наприклад, до сечовини значно знижують активність ферменту уреази в точці контакту добрива з ґрунтом або рослиною, а не з усім ґрунтовим профілем. Це заважає розкладанню сечовини до появи перших значних опадів.
Основними причинами зниження ефективності азотних добрив є непродуктивні втрати внесеного азоту. Варто зазначити, що в Європі, наприклад, стабілізація азоту контролюється на законодавчому рівні, де внесення карбаміду, необробленого інгібітором уреази, заборонено. Це значить, що питання раціональності, економічності та екологічної безпеки, які постають при використанні азотних добрив, є актуальними і можливими до вирішення.
Вікторія Олійник
