Азот и растения. Для чего азот растениям.

Доля органического азота в растениях, не связанного с белками, составляет от 20 до 26 % от общего количества азота. При неблагоприятных условиях, таких как нехватка калия или низкий уровень света, наблюдается увеличение количества небелковых азотных соединений.

Азот в жизни растений

Азот представляет собой химически инертный газ, который не имеет ни цвета, ни запаха. Он был открыт французским химиком Антуаном Лавуазье во второй половине XVIII века. Азот составляет основную часть атмосферного воздуха — около 78,08 %. Слово «азот» происходит от греческого «а» (не) и «sodos» (жизнь), что символизирует его неспособность поддерживать процессы горения или дыхания. Однако дальнейшие исследования подтверждают, что азот играет важную роль в биосфере, особенно в жизни растений.

Все ферменты, необходимые для биохимических реакций, представляют собой белки, поэтому недостаток азота в питании растений приводит к замедлению их углеродного обмена и синтеза необходимых веществ, необходимых для нормального роста. Это, в свою очередь, может привести к значительным потерям при сборе урожая.

• Создание белков, пептидов и аминокислот, которые непосредственно участвуют в образовании протоплазмы и клеточного ядра в растительных клетках;
• Участие в формировании нуклеиновых кислот (как ДНК, так и РНК), которые отвечают за наследственность и участие в обмене веществ;
• Синтез молекул хлорофилла, необходимых для фотосинтеза;
• Формирование и активность ферментов;
• Синтез фосфатидов, которые необходимы для построения клеточных мембран;
• Формирование гормонов, что тоже крайне важно для регуляции процесса роста;
• Производство большинства витаминов, необходимых как растениям, так и другим организмам.

• Питание растений
  • Химический состав растений
  • Воздушное питание растений (фотосинтез)
  • Минеральное (корневое) питание растений
  • Азот в жизни растений (EnglishEspañol)
  • Фосфор в жизни растений
  • Калий в жизни растений
  • Диагностика питания растений

Навигация

• Питание растений
  • Химический состав растений
  • Воздушное питание растений (фотосинтез)
  • Минеральное (корневое) питание растений
  • Азот в жизни растений (EnglishEspañol)
  • Фосфор в жизни растений
  • Калий в жизни растений
  • Диагностика питания растений

Контролируя количество азота, поступающего в растения, можно значительно влиять на их урожайность, при этом важно учитывать и другие условия, влияющие на рост. Максимальная урожайность достигается тогда, когда растения получают соблюдение всех необходимых условий для роста. Как отметил ученый Д.Н. Прянишников, важнейшим фактором, определяющим средний уровень урожайности сельскохозяйственных культур на протяжении истории, является уровень азота в почве.

Оптимальное количество азота ведет к активному синтезу белков, что способствует развитию сильных стеблей и настоящих зеленых листьев, свидетельствующих о здоровье растений. Эффективный ассимиляционный аппарат в растении позволяет накапливать больше продуктов фотосинтеза, что в свою очередь непосредственно повышает как урожайность, так и общее качество собранного земледельческого продукта.

Тем не менее, чрезмерное поступление азота, особенно во второй половине вегетационного периода, может замедлить созревание растений. В таких условиях происходит увеличение вегетативной массы, однако растениям не хватает времени для правильного формирования репродуктивных органов, что сказывается на их плодоношении.

Недостаток азота приводит к резкому замедлению роста. Первоначально страдает развитие зародышевой массы и проявляются следующие признаки: листья становятся маленькими, приобретают светло-зеленый окрас и преждевременно желтеют. Стебли теряют в толщине и ветвлении, снижается формирование репродуктивных органов, и, как следствие, заметно падает урожайность. При этом недостаток азота в зерне затрудняет механизм обработки почвы, значительно уменьшает количество зерен в колосе и снижает уровень содержания белка в них.

Культивация

Протеин	Азот	Выращивание
Соя	29	5,8
Горох	20	4,5
Пшеница	14	2,5
Рис	7	1,2

Протеин	Скорость, с которой растения накапливают органическое вещество, превышает поглощение ими азота и других питательных веществ. Это приводит к явлению, называемому «разбавлением роста» по содержанию в нем питательных веществ. В процессе созревания наблюдается сильное смещение азота в сторону репродуктивных органов, где он накапливается в виде резервных белков.
Кущение	Трубкование	Колошение	Цветение
Озимая пшеница	5,0-5,4	3,0-4,5	2,1-2,5	2,0-2,4
Яровая пшеница	4,5-5,5	3,0-4,4	2,5-3,0	1,8-2,5
Овес	5,5-5,9	2,9-3,9	2,2	1,3-1,7

Поступление и трансформация азота в белковые вещества

Азот поступает в растения преимущественно в виде нитратов и аммиака, хотя также могут усваиваться некоторые растворимые органические соединения, например, мочевина, аминокислоты и аспарагин.

Из азотных соединений, которые поступают в растения из почвы, только аммиак используется непосредственно для синтеза аминокислот. Нитраты и нитриты включаются в процесс синтеза аминокислот только после их восстановления в тканях растений.

Процесс восстановления нитратов до аммиака начинается уже в корнях растений с использованием флавин-металлоферментов. Когда в растении присутствует избыток нитратов, часть из них может переходить в листья в неизменном виде, где они рассматриваются в том числе по той же принципиальной схеме восстановление.

Аминирование — это процесс образования аминокислот, который происходит при взаимодействии аммиака с различными кетокислотами, такими как пировиноградная, щавелевая и кетоглутаровая. Эти кетокислоты образуются в результате окислительных процессов углеводов. Различные ферменты контролируют этот процесс. Например, пировиноградная кислота может реагировать с аммиаком, в результате чего образуется аланин:

Аналогичным образом, взаимодействие аммиака с оксалуксусной кислотой приводит к образованию аспаргиновой кислоты (СООН-СН₂-СН(NH₂)-СООН) и с кетоглутаровой кислотой — глутаминовая кислота (СООН-СН₂-CH₂-NH₂-СООН). Все аминокислоты содержат азот в форме аминогруппы (-NH₂).

Процессы образования аминокислот происходят как в корнях, так и в надземной части растений. Исследования с мечеными атомами показывают, что всего через несколько минут после введения удобрений с аммиаком в ткани уже можно обнаружить синтезированные аминокислоты. Первой аминокислотой, которая появляется, является аланин, за ним следуют аспарагин и глутаминовая кислота.

Нитратный азот способен накапливаться в растении в значительных количествах, не нанося ему вред, тогда как аммиак в свободном виде практически не встречается в тканях. Его накопление, особенно в условиях нехватки углеводов, способствует возникновению аммиачного отравления растений.

Тем не менее, растения могут связывать избыток свободного аммиака — часть его взаимодействует с образованными аминокислотами, такими как аспарагин и глутамин, формируя соответствующие амиды — аспарагин и глутамин:

Таким образом, образование аспарагина и глутамина играет защитную роль для растений, позволяя им избежать аммиачного отравления и создавать резервные запасы аммиака. Амиды также принимают участие в процессе синтеза белка.

Азот играет важную роль для оптимального роста растений, особенно в формировании корневой системы. Кроме того, он влияет на метаболизм и служит строительным кирпичиком для синтеза нуклеиновых кислот и других жизненно важных соединений.

Роль азота в жизни растений

Все метаболические реакции в растении активируются под воздействием азота, начиная от синтеза хлорофилла до усвоения витаминов. При нехватке этого элемента процесс роста нарушается, что может привести к снижению урожайности или даже к гибели растений.

Общее содержание азота во «взрослом» растении может возрасти до 5 % в зависимости от конкретной культуры. Если вы занимаетесь домашним цветоводством, это значение можно поддерживать в нужных рамках с помощью использования специализированных азотных удобрений для комнатных растений. Однако в природных условиях существуют два основных источника азота для растений:

В чем содержится азот для растений

Прежде всего, растения получают азот из почвы в форме долгоживущего азота (аммонийные соли) и быстрого азота (нитратов). Аммонийные соли практически постоянно присутствуют в почве, не истощаются и необходимы растению на начальных стадиях его роста. Нитрат также находится в почве, но быстро вымывается. Чтобы минимизировать вымывание азота, часто применяют навоз, который заполняет пустоты между частицами почвы.

Кроме того, азот содержится в воздухе в относительно большом объеме, но не все растения могут извлекать это вещество в газообразной форме. На помощь приходят азотфиксирующие бактерии, специализированные микроорганизмы, способные абсорбировать молекулярный азот из атмосферы и преобразовать его в доступные для растений формы. Эти полезные бактерии в больших количествах встречаются в корнях бобовых растений.

Заподозрить дефицит азота в растении не требуется никаких специальных знаний. Последствия его недостатка сразу становятся видимыми. Растение начинает выглядеть слабым, а цвет его листьев изменяется, активно начиная с жилок и области, прилегающей к листовым пластинкам.

Признаки недостатка азота у растений

Недостаток азота приводит к заметному замедлению роста растений, снижению интенсивности цветения, сокращению вегетационного периода, уменьшению содержания белка в растении и, как следствие, снижению урожайности.

Обе формы азота имеют значение в питательном растворе для гидропоники. Контролируя их соотношение, можно добиться стабильного уровня pH, поскольку при отсутствии нитратов уровень pH может повыситься, а наличие слишком большого количества нитратов делает раствор щелочным. Неправильный уровень pH приведет к нарушению усвоения необходимых растению элементов, так что поддержание уровня pH на уровне 6,8 оптимально для усвоения обеих форм азота.

Азот в гидропонике

В равных пропорциях аммоний понижает pH раствора сильнее, чем нитратный азот его повышает. Поэтому для стабильного pH в растворе необходимо использовать значительно меньше аммония по сравнению с нитратами (примерно в соотношении 1:3).

Другим важным критерием является правильное соотношение NH₄⁺ и NO₃^—, потому что повышенное содержание аммония может спровоцировать дефицит кальция и магния. Соотношение этих двух форм азота может меняться в зависимости от сорта растения, температуры раствора, стадии роста и освещенности:

1. Применение аммония в питательном растворе в период плодоношения может снизить урожайность и способствовать возникновению заболеваний, поэтому предпочтительно его использование на начальных стадиях роста. 2. Высокие температуры повышают усвоение сахаров, что приводит к снижению метаболизма аммония — поэтому при высоких температурах высокие концентрации аммония недопустимы. 3. В условиях холодной погоды нитрат транспортируется медленнее, и его использование в растворе може отрицательно сказаться на росте растений.

Не требуется глубоких знаний, чтобы распознать, как представляет себя растение с дефицитом азота (N₂). Главным признаком является остановка роста и общее состояние слабости. Здоровое растение с нормальным уровнем азота выглядит крепким и имеет насыщенный зеленый цвет своих листьев. Даже на ранних стадиях недостатка азота растение может потерять до половины урожая.

Нехватка азота у растений

Следующие признаки свидетельствуют о недостатке азота в растении:

Азот поступает в растения в виде нитрата калия, нитрата натрия, аммиачной селитры, органических удобрений и других азотосодержащих веществ. Он способствует увеличению урожайности почти всех культур.

• формируются слабые, короткие побеги;
• недостаток листьев, а существующие теряют свою яркую окраску;
• новые листья появляются маленькими, узкими и бледно-зелеными, с красноватыми оттенками, и рано опадают;
• появляется пожелтение жилок, при этом желтеют прежде всего нижние старые листья;
• деревья характеризуются слабым ветвлением;
• недостаточная интенсивность цветения;
• плоды остаются маленькими и преждевременно опадают.

Как восполнить дефицит азота у растений

В почве

Удобрения в почву вносят ранней весной и в начале лета, когда растение активно растет. Раннее внесение удобрений активизирует обмен веществ и способствует росту.

Удобрения начинают действовать после весенних заморозков и после понижения температуры. Не рекомендуется вносить их после середины лета, поскольку это может задержать рост и значительно снизить зимостойкость растений. Это также может привести к накоплению нитратных солей в плодах.

Для гидропоники следует использовать минеральные удобрения, так как обычные органические (например, навоз) могут спричинять гниение. Это вызвано тем, что органические удобрения разлагаются с помощью микроорганизмов, которые справляются только с почвой. В отличие от них, гидропонные удобрения содержат все необходимые элементы, готовые к использованию.

В гидропонике

Ранее для создания питательного раствора приходилось самостоятельно смешивать химические вещества, что не всегда было просто. Но сейчас у вас есть возможность воспользоваться готовыми удобрениями для создания вашего собственного гидропонного раствора:

Неорганическое удобрение Plagron Hydro A/B 5 литров. Это двухкомпонентное азотное удобрение идеально подходит для профессиональных агрономов и тех, кто имеет большой опыт в посадках. Оно содержит все необходимые питательные вещества даже для очень требовательных к условиям растения. Удобрение рекомендуется использовать на всех этапах роста, цветения и во время плодоношения. Оно идеально подходит для гидропонного метода.

Plagron Power Roots 1 л. Это удобрение создает условия для развития хорошо развитой корневой системы. В результате увеличивается поглощение питательных веществ и ускоряется рост молодых растений. Удобрение используется в период роста и после пересадки для укрепления иммунитета. Подходит для всех видов растений.

Минеральное удобрение FloraGro 500 мл. Стимулирует активный рост и укрепляет корневую систему растения, обеспечивая необходимыми элементами. Оно используется в фазе роста для гидропонного выращивания, а также для культур, растущих в почве и субстратах.

За счет теплиц, используемых как для домашнего, так и для коммерческого назначения, люди теперь могут круглый год выращивать различные растения, независимо от климатических условий.

Свет — это основополагающий фактор для жизни всех растений. Без достаточного количества световой энергии и соответствующего спектра, необходимого для фотосинтетической активности, даже самые плодородные и многообещающие сорта не смогут развиться в полную силу.

Азотные удобрения рекомендуется вносить весной в первые теплые дни, то есть примерно в середине апреля. Большинство азотных удобрений подвержены вымыванию из почвы, поэтому не следует добавлять их ранней весной. Кроме этого, вносить азотные соединения осенью также не рекомендуется, так как это может привести к тому, что растения не созреют и за зиму не подготовятся к морозам.

Сроки и нормы внесения азотных удобрений

Первая подкормка (апрель): требуется 100-150 г азота на один оборот грядки. Конкретная доза зависит от действующего вещества, например, 200 г мочевины (которая содержит 45-46% действующего вещества) или 250-300 г аммиачной селитры (содержание активного вещества от 30 до 34%).

Вторая подкормка (середина мая): под плодовые деревья и кустарники. Декоративные растения не подлежат подкармливанию. В соответствии с нормами, на одну грядку севооборота вносится 50-100 г (в зависимости от действующего вещества) азота.

Третье внесение (вторая декада июня): такое же, как и во второй раз, с целью сохранения посевов.

Азотные удобрения вносят в июле и дальше, но после июля применение удобрений не рекомендуется, чтобы не подготавливать растения к зиме.С июля не советуется вносить азотные соединения, чтобы не продлить вегетационный период растений и не подготовить их к зиме. Указанные количества удобрений применимы для деревьев; для кустарников это количество следует сократить в 2-3 раза; а для вересковых и хвойных растений — в восемь раз. Для внекорневой подкормки следует уменьшить концентрацию в 2-3 раза, предпочтительно используя мочевину, так как она не обжигает листья — 5–10 г на 1 л воды.

В зависимости от формы содержания азота, удобрения делят на три группы: аммиачные, нитратные и амидные. Азот в аммиачной форме быстрее усваивается растениями и не накапливается в плодах, в отличие от нитратного азота. Также существуют удобрения, содержащие азот как в аммиачной, так и в нитратной форме, например, аммиачная селитра.

Виды азотных удобрений

К аммиачным удобрениям относят: сульфат аммония, хлорид аммония.

Азот в этих удобрениях представлен в форме аммиака благодаря добавлению минеральной кислоты. Сульфат аммония содержит около 20,5 % азота и серы, что делает его идеальным для песчаных почв. В отличие от других азотных удобрений (таких как аммиачная селитра и мочевина), сульфат аммония отлично связывается với почвой и устойчив к вымыванию, он также не испаряется, хорошо хранится и не накапливается в большом количестве. Сульфат аммония подкисляет почву и тем самым подходит для растений, предпочитающих кислую среду. К ним относятся вереск, рододендрон, клюква и ежевика, но можно добавить нейтрализатор — мел, известь или доломит.

Нитратные удобрения.

К ним относятся нитрат натрия, нитрат калия и нитрат кальция. Эти удобрения содержат высокие концентрации азота (около 15-16%) и относятся к солям азотной кислоты (нитратная форма). В отличие от аммиачных удобрений, нитратные не подкисляют почву, что позволяет применять их на любых, даже на кислых почвах. Недостатками являются сложные условия хранения, так как нитратные удобрения следует хранить в сухих помещениях в герметически закрытых контейнерах, что исключает попадание влаги. Подвижность нитратных удобрений также является серьезным недостатком, так как они легко вымываются из почвы, и их лучше использовать, когда закончится угроза таяния снега. Особенно рекомендуется применение калийной селитры, так как это удобрение улучшает качество плодов благодаря наличию калия. В период адаптации использование калийной селитры актуально, несмотря на низкое содержание азота (13%) и калия (44%).

К амидным удобрениям относят:

Азот в этих удобрениях представлен в форме аммиака, самый распространенный из которых — мочевина (карбамид). Это самое дешевое азотное удобрение, содержащее около 46,2% азота. Мочевина применяется при нехватке азота и как основное азотное удобрение. Высокая растворимость в воде и устойчивость к вымыванию дополняет её преимущества, особенно в сравнении с аммиачной селитрой, которая может вызывать обжигание листьев. Вдобавок, мочевина подкисляет почву, что следует учитывать. Мочевину необходимо смешивать только в сухом виде и только перед применением, так как она повышает гигроскопичность смеси. Она не должна смешиваться с простым суперфосфатом, известью или мела. При внесении ее в почву, чтобы избежать потерь, необходимо заделывать на глубину не менее 3-4 см. Мочевина должна храниться в сухом месте, поскольку она легко впитывает влагу.

Аммиачная селитра.

Это удобрение содержит азот в обеих формах (около 34-35%). Она является одним из наиболее часто используемых азотных удобрений наряду с мочевиной. Аммиачная селитра подкисляет почву, что требует добавления нейтрализующих веществ на кислых почвах. В благодатных условиях тяжелой влажности и обильного полива, она может вымываться. Целесообразно ее использовать весной для больших площадей, так как она чувствительна к влаге и должна храниться исключительно в сухих, герметичных контейнерах. Кроме того, как и мочевина, аммиачная селитра способна оказывать профилактическое действие против заболеваний и вредителей. В зависимости от кустов, для весеннего внесения потребуется 15-25 г аммиачной селитры на квадратный метр. Все культуры нуждаются в ней весной. Летом капусте, огурцам и другим овощам необходима дополнительная подпитка. Рекомендуется для капусты внекорневая подкормка раствором с концентрацией нитратов 2,5 г на литр воды.

С аммиачной селитрой следует обращать внимание из-за ее потенциальной взрывоопасности. Хоть садоводы редко хранят многократные запасы аммиачной селитры, для ее воспламенения требуется много усилий, однако стоит помнить, что её взрывоопасность возрастает с повышением уровня влажности. Примером важной опасности данного удобрения является взрыв более двух тысяч тонн аммиачной селитры в порту Бейрута 4 августа 2020 года, которая хранилась там с 2013 года и использовалась в соответствии с указаниями. Более значимой информацией для садоводов является печальная химическая опасность нитрата аммония, так как при попадании внутрь он вызывает серьезные повреждения глаз.

Сульфат аммония состоит только из аммонийных ионов и содержит около 21% азота. В отличие от сульфата аммония, аммиачная селитра может вести себя как взрывчатое вещество и усиливает горение, поэтому сульфат аммония используется в порошковых огнетушителях и антипиренах. Продукт считается безопасным для человека и используется в пищевой промышленности в качестве заменителя натрия с показателем E517.

Сульфат аммония

Поскольку содержание азота в сульфате аммония ниже, чем в нитрате аммония, соответственно для усвоения требуется большее количество — 75-95 г на квадратный метр. Сульфат аммония вносят осенью на весь сад под траншеи. Это удобрение очень хорошо впитывается и практически не вымывается из почвы. Исследования показали, что ионы сульфата аммония улучшают усвоение азота растениями.

Все азотные удобрения отличаются по содержанию. Мочевина или карбамид имеют самую высокую концентрацию. Он составляет около 46,63%, но растениями он не может усваиваться напрямую. Бактерии в почве должны сначала преобразовать мочевину в аммиак и нитрат, то есть превратить ее в нитрат аммония. Как уже упоминалось, аммоний и нитрат уже усваиваются растениями. Биохимическое превращение мочевины происходит в три этапа, поэтому это удобрение не обеспечивает мгновенного эффекта. Недостаток определенных бактерий может замедлить этот процесс.

Мочевина

Оптимальная дозировка мочевины составляет до 20 г на квадратный метр. Применение запланировано на раннюю весну и начало лета под все культуры. Опрыскивание раствором с содержанием 500 г мочевины на 10 литров воды осенью и в начале весны помогает в профилактике заболеваний и подходит для защиты от вредителей.

Недостаток свободного азота невозможен, так как он всегда присутствует в воздухе, и организмы вообще его хватает. Люди, как и подавляющее большинство живых существ, не могут усваивать чистый азот. Поэтому он поступает в наш организм в связанном виде как компонент белков растений и животных, аминокислот, пуриновых соединений, нуклеотидов и многих других полезных веществ. Скудный рацион, где отсутствуют белки и витамины, может привести к нехватке азота.

Азот для человека

Массовое использование азотных удобрений привело к чрезмерно высокому содержанию нитратов в потребляемой пище. Это явление связано с тем, что избыток азотных удобрений может привести к потерям урожая при хранении. Сами по себе нитраты безвредны, но в организме они превращаются в нитриты, которые способны конвертировать гемоглобин в метгемоглобин, что не может переносить кислород. Это приводит к нарушению кислородного обеспечения организма, что особенно чувствительно для курильщиков. Таким образом, даже на первый взгляд здоровый человек может стать жертвой нитратов так же, как и курящий человек.

Следствия и признаки дефицита азота

• мышечная дистрофия;
• нарушения обмена веществ, преследуемые отеками;
• замедление физического и умственного развития;
• иммунодефицит;
• гиподинамия;
• депрессия.

Избыток азота

Другой потенциальный вред связан с тем, что патогенная кишечная флора способна разрастаться на нитратах, производя токсины, отравляющие организм. Симптомы могут варьироваться, и точно шаги по устранению этого нужно оговаривать с медицинским работником.

Аргинин — одна из важнейших аминокислот в обмене азота, и оксид азота образуется из этой аминокислоты под действием специальных ферментов. Этот газ критически важен для функционирования сосудистых эндотелиев и сердечной мышцы. Дефицит оксида азота способен привести к кардиальным состояниям, включая инфаркт или даже остановку сердца. Низкий уровень оксида наблюдается в утренние часы — именно в это время происходит больше всего случаев летального исхода от сердечных недугов. Оксид азота участвует и в других жизненно важных процессах организма. Американский фармаколог Луис Игнарро был удостоен Нобелевской премии за свои исследования по сигнальной функции оксида азота.

Аргинин

У здоровых взрослых людей аргинин может синтезироваться организмом самостоятельно, однако детям, пожилым и больным людям эта аминокислота крайне необходима, поскольку ее уровень в организме может быть недостаточным. Аргинин образуется из цитруллина. Без цитруллина уровень аргинина быстро падает.

К счастью, аргинин в изобилии присутствует в большинстве растительных и животных продуктов, богатых белками. Так, наибольшее содержание аргинина наблюдается в тыквенных семенах — 5353 мг на 100 граммов. На втором месте находятся кедровые орехи, в которых содержится 2413 мг на 100 г, а далее идут грецкие орехи с 2278 мг на 100 г. Не отстает и сушеный горох, который содержит 2188 мг на 100 г.