РОЗДІЛ 5. МАКРОЕЛЕМЕНТИ І МАКРОДОБРИВА

Ознаки азотного голодування легко розпізнати на молодих рослинах. Це дає змогу виправити становище їх підживленням. У пізніші фази розвитку рослин на забезпеченість їх азотом впливають різні хвороби, агрометеорологічні умови та інші чинники, що ускладнює візуальну діагностику. Тому для більшої впевненості, зокрема у пізні фази розвитку рослин, слід проводити їх діагностику хімічними або іншими методами.

5.1.2. Азотний фонд ґрунту

Вміст загального азоту в орному шарі різних ґрунтів коливається від 0,05 до 0,30 % і прямо залежить від наявності в них органічних речовин. Найбільше його міститься в чорноземах типових глибоких Лісостепу і чорноземах звичайних північного Степу. Найменший його вміст у дерново-слабкопідзолистих і середньопідзолистих ґрунтах Полісся.

Основним джерелом азоту в ґрунті є відмерлі залишки рослин, тварин і мікроорганізмів. У процесі сільськогосподарського використання ґрунтів додаткова кількість азоту надходить з органічними і мінеральними добривами. Залежно від характеру й напряму ґрунтотворного процесу і виробничої діяльності людини загальний запас азоту в орному шарі ґрунту коливається від 2 до 8 т/га, а в метровому шарі – від 4 до 30 т/га.

За вмістом загального азоту ґрунти України поділяють на шість класів: дуже низький (0,05–0,07 %), низький (0,07–0,12), знижений (0,12–0,17), середній (0,17-0,20), підвищений (0,20-0,25), високий (0,25 % і більше).

Забезпеченість сільськогосподарських культур азотом залежить не стільки від загального вмісту в ґрунті, скільки від наявності його мінеральних форм – нітратів та обмінного амонію, вміст яких у ґрунті становить близько 1 % загальної кількості азоту. Решта азоту міститься у складі органічних, гумусових, білкових та інших сполук (94–95 %) або у формі необмінно фіксованого глинистими мінералами амонію (3–5 %), що майже недоступний або важкодоступний для засвоєння рослинами. В ґрунтах важкого гранулометричного складу в нижніх горизонтах ґрунтового профілю вміст фіксованого амонію становить 12–20 % загального. Фіксація іонів NH4+ зумовлена проникненням їх у міжпакетні проміжки кристалічної гратки ґрунтових глинистих мінералів (зокрема вермикуліту). Частина фіксованого амонію може бути доступна рослинам за умови, що він неструктурний елемент ґратки.

Азот у ґрунті перетворюється внаслідок перебігу таких процесів: мінералізація, тобто утворення мінеральних сполук (амонію, нітратів, нітритів) з органічних речовин, та іммобілізація – перетворення мінерального азоту на органічні азотні сполуки внаслідок використання його мікроорганізмами для будови білка свого тіла. Після відмирання мікроорганізмів азот знову частково мінералізується, а частково закріплюється в гумусі ґрунту. Обидва ці процеси мікробіологічні. У вищих рослин відбувається процес, аналогічний іммобілізації. У зв'язку з цим нормальне живлення рослин азотом залежить від швидкості процесів мінералізації азотовмісних органічних сполук до доступних амонійних і нітратних форм. Процес відбувається під дією ферментів, що виділяються ґрунтовими мікроорганізмами, за такою схемою: білки, гумінові речовини → амінокислоти, аміди → аміак → нітрити → нітрати.

Цей процес здійснюється в два етапи: амоніфікація – органічні азотовмісні речовини розкладаються мікроорганізмами з утворенням аміаку, нітрифікація – аміак за допомогою нітрифікувальних бактерій окиснюється до нітритів і нітратів.

Амоніфікації піддаються білки, сечовина, хітин, органічні добрива, гумус тощо. Процес здійснюється поступово впродовж усього вегетаційного періоду за доступу та без доступу повітря, за різної реакції середовища і залежить від типу ґрунту, температури, наявності органічних речовин, вологи тощо. Амоніфікацію зумовлюють численні аеробні та анаеробні мікроорганізми – гнильні бактерії, уробактерії, актиноміцети, гриби.

Мікроорганізми виділяють протеолітичні ферменти, під дією яких білкові речовини розкладаються до амінокислот. Останні легко засвоюються мікроорганізмами і під дією ферментів мікробних клітин (дезаміназ і дезамідаз) піддаються дезамінуванню і дезамідуванню: від аміно- й амідосполук відщеплюється аміак та утворюються різні органічні кислоти, які, у свою чергу, розкладаються до простих сполук – СO2, Н2O, Н2, СН4. Виділений аміак (NH3) утворює солі з органічними і мінеральними кислотами:

Амоній поглинається ґрунтовими колоїдами:

Деяка частина вільного аміаку NH3 виділяється в атмосферу.

Амоніфікація відбувається за різної реакції ґрунту, в аеробних і анаеробних умовах, але без доступу повітря за сильнокислої і лужної реакції вона різко уповільнюється. На її швидкість впливають також температура і вологість ґрунту.

В анаеробних умовах розкладання азотовмісних сполук закінчується виділенням аміаку, в аеробних умовах азот аміаку і солей амонію окиснюється до нітратів (солей азотної кислоти). Нітрифікація відбувається в два етапи і здійснюється двома групами нітрифікувальних бактерій. Спочатку нітрифікувальні бактерії (Nitrosomonas, Nitrosolobus та ін.) окиснюють аміак до азотистої кислоти:

Потім нітрифікувальні бактерії (Nitrosobacter, Nitrococcus та ін.) окиснюють азотисту кислоту до азотної:

Енергію, що виділяється внаслідок цих процесів, бактерії-нітрифікатори використовують для створення органічних речовин свого тіла. Азотна кислота, що виділяється, нейтралізується карбонатами кальцію і магнію або поглиненими основами ґрунту:

Цим і пояснюється посилення процесів нітрифікації під час вапнування кислих ґрунтів. За оптимальних умов основна маса амонійного азоту окиснюється до нітратів за 2–3 тижні (достатня кількість повітря надходить у ґрунт за 60–70%-ї його капілярної вологоємності, температури 20–30 °С, pH 6–8). У разі зниження температури ґрунту нижче ніж 10–5 °С нітрифікація майже припиняється. В посушливих степових районах інтенсивність нітрифікації підвищують штучним зрошенням, правильним і своєчасним обробітком ґрунту, внесенням органічних, фосфорних і калійних добрив.

Інтенсивність нітрифікації залежить також від співвідношення в ґрунті С : N (органічного вуглецю і валового азоту). Якщо співвідношення цих елементів менше за 10, то мінералізація відбувається досить енергійно, якщо перевищує 10 (наприклад, у разі внесення в ґрунт соломи або інших органічних решток з низьким вмістом азоту), то розмножуються мікроорганізми, які використовують нітратний азот з ґрунту і його доступність для рослин зменшується.

Процес нітрифікації в ґрунті вважають показником культурного його стану. За інтенсивних нітрифікаційних процесів у ґрунті створюються оптимальні умови для життєдіяльності як мікроорганізмів, так і вищих рослин.

Частина газоподібного азоту з ґрунту втрачається внаслідок перебігу мікробіологічних процесів у формі N2, N2O, NO, NO2, NH3. При цьому переважають втрати азоту у форму N2 і NO2. Слід зазначити, що основні втрати азоту з ґрунту пов'язані з денітрифікацією.