Innowacje w nawożeniu azotowym roślin uprawnych

Azot to jeden z głównych składników plonotwórczych. Odgrywa znaczącą rolę w procesie wzrostu oraz plonowania roślin uprawnych. Racjonalne nawożenie azotem gwarantuje uzyskiwanie dużych plonów o dobrej jakości, a przede wszystkim zapewnia opłacalność produkcji.

Azot w środowisku

Azot wolny (z atmosfery) nie jest przyjmowany przez rośliny, a dodatkowo 99 proc. azotu glebowego pozostaje w związkach organicznych o zbyt złożonej budowie, by móc zostać przyjętym przez większość gatunków roślin. Azotu, który może zostać „przyjęty” przez roślinny wyższe jest przeciętnie mniej niż 34 kg/ha (ale może to być nawet do 112,5 kg/ha), a azotu w związkach około 3385 kg/ha.

Azot należy do pierwiastków o bardzo dużym znaczeniu biologicznym. Wchodzi w skład wielu biocząsteczek, takich jak aminokwasy i białka, nukleotydy i kwasy nukleinowe. Większość organizmów nie jest zdolna do przyswajania azotu pierwiastkowego, z wyjątkiem bakterii azotowych wiążących wolny azot z powietrza, żyjących swobodnie w glebie lub symbiotycznych z roślinami bobowatymi (dawniej motylkowatymi) bakterii brodawkowych. Dopiero w związkach, takich jak azotany, azotyny lub sole amonowe, jest przyswajalny przez rośliny.

Azot jest najbardziej plonotwórczym czynnikiem w produkcji roślinnej. Organizmy żywe, w tym rośliny, żyją na ziemi w atmosferze bogatej w azot, którego udział objętościowy stanowi aż 78,08 proc. Ale to azot jest głównym czynnikiem ograniczającym wzrost rośliny i produkcję żywności.

Organizmy żywe zbudowane są ze zredukowanych związków azotu, podczas gdy w środowisku dominują formy obojętne lub utlenione. Azot atmosferyczny nie jest aktywny biochemicznie, lecz roślina aktywnie asymiluje azot w swoje struktury. Tylko niektóre mikroorganizmy glebowe są wyposażone w enzymy zdolne do redukcji azotu, lecz jednocześnie tylko niektóre rośliny są zdolne do symbiozy z mikroorganizmami wiążącymi azot atmosferyczny. Rośliny muszą więc wydatkować dużą część związanej energii słonecznej na procesy związane z metabolizmem azotu!

Azot w glebie

Azot w glebie występuje prawie wyłącznie w postaci związków organicznych (głównie w substancjach próchnicznych), dlatego ilość tego składnika jest ściśle związana z zawartością próchnicy w glebie. Substancje próchniczne wskutek działania wielu różnych mikroorganizmów glebowych ulegają powolnej amonifikacji, a związki amonowe nitryfikacji. Zawartość azotu ogółem w glebie zależy więc od zawartości materii organicznej i wynosi zwykle od 0,02 do 0,6 proc. W glebach mineralnych nie przekracza ona 1 proc. azotu ogółem, a w glebach torfowych 3,5 proc. Jeżeli przyjmiemy, że 20 centymetrowa  warstwa gleby na powierzchni 1 ha waży 3 000 ton, a w niej znajduje się 0,1 proc. azotu, to znaczy, że warstwa ta zawiera 3 000 kg azotu. Z tego jednak tylko 1-3 proc. azotu rocznie, czyli od 30-90 kg, może ulec w glebie mineralizacji, z czego tylko ok. 1/3 może zostać pobrana przez rośliny.

Tak więc rośliny nawozić azotem trzeba, tym bardziej, że azot jest bardzo ruchliwym składnikiem w glebie i podlega różnym procesom, które powodują jego straty. Azot mineralny, czyli w formie amonowej i saletrzanej, ulega w glebie bardzo szybkim przemianom. Dlatego np. w okręgowych stacjach chemiczno-rolniczych nie oznacza się praktycznie zasobności gleby w azot przyswajalny, czyli mineralny. Analizę taką można wykonać do ustalenia poziomu nawożenia azotem, ale należy w krótkim czasie wykorzystać jej wynik, bo za chwilę będzie on już nie aktualny.

Tempo przemian wpływa również na straty azotu mineralnego z gleby. Straty azotu stosowanego z nawożeniem mogą wynosić od 30 do 50 proc. i więcej, dlatego azot jest pierwiastkiem, który musi być uzupełniany co roku, stosowany najlepiej w dawkach dzielonych, bezpośrednio w tych fazach rozwojowych roślin, w których zostanie szybko pobrany i dobrze wykorzystany przez rośliny. Oczywiście nie zawsze jest to możliwe, a prawie zawsze trudne do zrealizowania, dlatego azot powinien być uzupełniany bezpośrednio przed siewem (sadzeniem) roślin, w przypadku jego niedoborów w czasie wegetacji (np. dolistnie), albo po okresach sprzyjających możliwościom jego wypłukania z gleby.

Przemiany azotu w glebie

W glebie azot ulega m.in. zbiałczaniu (wbudowywaniu w ciała mikroorganizmów), amonifikacji (zarówno w warunkach tlenowych jak i beztlenowych), nitryfikacji (w warunkach dobrego natlenienia, odpowiedniej temperatury, wilgotności i pH gleby), denitryfikacji (w warunkach beztlenowych w głębszych warstwach gleby), sorpcji. Jeśli chodzi o wymywanie azotu z gleby, to jest ono większe w przypadku zastosowania większych dawek tego składnika, przy dużych opadach i na lżejszych glebach, a także  przy mniejszym stopniu pokrycia gleby przez rośliny. Zależy ono także od formy tego składnika – głównie wymywany jest azot azotanowy, amonowy jest zatrzymywany przez kompleks sorpcyjny gleby. Aby ograniczyć straty azotu z nawozów azotowych należy zwrócić uwagę na fakt, że forma amonowa podlega mniejszym stratom w przypadku przykrycia jej glebą (przedsiewnie lub  podczas uprawek międzyrzędowych) oraz w warunkach dobrego uwilgotnienia gleby i niezbyt wysokiego odczynu.

W warunkach gleb świeżo wapnowanych oraz przesuszonych, należy liczyć się z dużymi stratami azotu amonowego. Forma saletrzana azotu podlega większym stratom w przypadku długiego okresu od jej stosowania do pobrania przez roślinę, lub gdy stosowana jest wczesną wiosną pod rośliny we wczesnych stadiach rozwojowych. Duże straty azotu saletrzanego mogą wystąpić szczególnie wtedy, gdy gleba jest cięższa i wilgotna wskutek denitryfikacji, lub w glebach lżejszych, gdzie azot w tej formie łatwo wymywany jest w głębsze warstwy przez opady atmosferyczne.

Azot dostępny dla rośliny

Źródłem azotu dla roślin są: sole amonowe, azotany, mocznik, niektóre aminokwasy, wolny azot – tylko dla roślin motylkowatych. Sole azotanowe znajdują się w roztworze glebowym, sole amonowe są częściowo związane z kompleksem sorpcyjnym, wymiennie lub trwale, w przestrzeniach między pakietowych niektórych minerałów ilastych.

Rośliny pobierają azot z gleby głównie w formie azotanowej (saletrzanej) i amonowej, w postaci jonów NO3- i NH4+. Forma amidowa (C-NH2O) występująca w moczniku, pobierana jest głównie po enzymatycznym procesie rozkładu w glebie, najpierw do formy amonowej, a później również do saletrzanej (azot w trakcie transformacji z formy amidowej do amonowej podatny jest na straty wynikające z ulatniania amoniaku). Jedynie w ok. 1-2 proc. forma amidowa występująca w moczniku może być bezpośrednio pobrana przez rośliny. Po pobraniu azot zostaje przekształcony na aminokwasy, a z niego rośliny syntetyzują białka. Przy dobrym  zaopatrzeniu roślin w azot następuje szybki wzrost ich masy i powierzchni asymilacyjnej oraz szybkie przetwarzanie węglowodanów i amoniaku na białka protoplazmy. Z reguły forma saletrzana pobierana jest szybciej, a forma amonowa wolniej. W warunkach gleb kwaśnych lepiej pobierana jest forma saletrzana, a gleb obojętnych – amonowa. Forma azotanowa (saletrzana) działa dobrze w każdych warunkach glebowych. Zarówno przy odczynie silnie kwaśnym, jak i słabo zasadowym forma  amonowa działa gorzej. Przy odczynie zasadowym następuje częściowy rozkład soli amonowych, co prowadzi do uwalniania się wolnego amoniaku, który może działać fitotoksycznie. To szkodliwe działanie jest zwykle tym wyraźniejsze, im bardziej zasadowa jest gleba i im wyższe są dawki nawozów. Należy podkreślić, że forma amonowa jest formą typowo przedsiewną, ze względu na fakt, iż jest dobrze sorbowana przez kompleks sorpcyjny oraz jest lepiej pobierana w niższych temperaturach. Forma saletrzana jest formą typowo pogłówną, gdyż bardzo wolno pobierana jest w niskich temperaturach i łatwo ulega wymywaniu z gleby.

W glebie występują zwykle jony amonowe i azotanowe jako formy azotu przyswajalnego dla roślin. Pobrany przez rośliny azot azotanowy musi jednak zostać przekształcony w azot amonowy, gdyż tylko w takiej postaci może brać udział w syntezie aminokwasów, czy innych związków zawierających azot. Pobrany przez korzenie azot jest przede wszystkim wykorzystywany w roślinie do syntezy aminokwasów z amoniaku i kwasów organicznych, a następnie białek. Intensywność metabolizmu azotu i tempo syntezy białek sterują importem azotu dokonywanym przez różne części rośliny. Ogólnie rzecz biorąc, azot w roślinach koncentruje się w ich młodszych częściach, o najwyższym współczynniku wzrostu. Gdy podaż azotu z korzeni jest niewystarczająca, azot ze starszych liści jest wykorzystywany do odżywiania młodszych organów roślinnych. Z konieczności następuje jego przemieszczanie ze starszych części rośliny do miejsc, gdzie powstają nowe komórki i tkanki. Białka w tych liściach są hydrolizowane z powrotem do aminokwasów (proteoliza), które są ponownie rozprowadzane do stożków wzrostu i rosnących nowych liści. Proteoliza w starszych liściach powoduje spadek zawartości chlorofilu, a tym samym ich żółknięcie, stanowiące często objaw niedoboru azotu.

Znaczenie azotu dla rośliny

Azot  jest niezbędnym dla życia roślin składnikiem pokarmowym, który wchodzi w skład białka, a tym samym protoplazmy. W organizmie roślinnym azot łączy się ze związkami zawierającymi węgiel, w  wyniku  czego  powstają  różne  związki  organiczne, przede wszystkim białkowe. Rośliny potrzebują dużych ilości azotu, przy czym suchy materiał roślinny zawiera tylko około 3 do 4 proc. azotu. Azot potrzebny jest roślinom jako materiał budulcowy białek i kwasów nukleinowych. Białka pełnią w roślinie wiele różnych i bardzo ważnych funkcji, w tym m.in.: budulcową i strukturalną (materiał budulcowy), kontrolną (kontrola wzrostu i różnicowania komórek, kontrola przenikalności błon komórkowych – regulacja stężenia metabolitów), odpornościową (są odpowiedzialne ze mechanizmy obronne), regulatorową (udział w biosyntezie hormonów i regulacja hormonalna, regulacja przebiegu procesów genetycznych i przemian biochemicznych), transportową, magazynową, buforującą, regulatorową. Azot wchodzi też w skład witamin, nukleotydów, alkaloidów i chlorofilu. Warunkuje prawidłowy rozwój roślin uprawnych, pobudza wzrost części podziemnych i nadziemnych roślin, nadając im intensywnie zieloną barwę. Wydłużając okres wegetacji reguluje także zużycie innych składników pokarmowych, takich jak np.: potas czy fosfor. Dlatego makroelement ten jest jednym z najważniejszych pierwiastków wpływających na wielkość i jakość plonu.

Niedobór azotu osłabia bardzo czynności fizjologiczne roślin (głównie fotosyntezę), gdyż wchodzi on w skład nie tylko białek, a tym samym protoplazmy, lecz również nukleotydów, chlorofilu, enzymów, alkaloidów i innych związków biologicznie aktywnych. Przy niedoborze azotu liście mają mniejszą powierzchnię. Barwa całej rośliny jest początkowo jasno zielona, potem żółtozielona, a w późniejszych okresach rozwoju może przechodzić częściowo w żółtą, pomarańczową, a nawet czerwoną. W pierwszej kolejności dotyczy to liści, szczególnie starszych, które żółkną, usychają i przedwcześnie opadają. Objawy te są wynikiem ograniczonego wytwarzania chlorofilu. Chlorofil ulega starzeniu i azot potrzebny jest do jego ponownej produkcji (odtworzenia). Ponieważ azot jest podstawowym składnikiem protoplazmy, to szczególne duże zapotrzebowanie na niego występuje wszędzie tam, gdzie tworzą się nowe tkanki. Przy jego braku, rośliny stają się wątłe, brak im jędrności, co szczególnie odbija się na jakości plonu.

Przy nadmiarze azotu w roślinie pogarsza się wartość biologiczna białka, ze względu na mniejszą zawartość lizyny, przy równoczesnym nadmiernym wzroście poziomu rozpuszczalnych związków azotu, w tym w szczególności asparginy i glutaminy. Występuje wówczas bujny wzrost roślin. Może również wystąpić przerost tkanek i nadmierna soczystość komórek, co zmniejsza odporność roślin na choroby grzybowe i wymarzanie, sprzyja wyleganiu, np. zbóż i opóźnia dojrzewanie, zwłaszcza przy niedostatecznym zaopatrzeniu w fosfor.

Zapotrzebowanie rośliny na azot jest bardzo duże, ale nawożenie tradycyjne jest mało efektywne, ponieważ dochodzi do znaczących strat azotu poprzez:

  • ulatnianie w postaci amoniaku podczas transformacji z mocznika do NH4+,
  • ulatnianie się w wyniki denitryfikacji z NO3-,
  • wymywanie NO3-,
  • fiksację formy NH4+.

N-Process jako rozwiązanie

I w tym miejscu, pojawia się nowe innowacyjne rozwiązanie tego problemu firmy Timac Agro, poprawiające efektywność wykorzystania azotu, zarówno na poziomie jego dostępności w glebie, jak i wykorzystania azotu w roślinie – w zakresie poprawy efektywności pobierania oraz przemian tego składnika. Tym rozwiązaniem jest N-Process, nowa technologia (proces) do produkcji nawozów azotowych, i nowa linia granulowanych nawozów azotowych z substancjami biostymulującymi Timac Agro. N-Process to technologia, która chroni azot i daje inne nowe możliwości w odżywianiu roślin tym składnikiem. N-Process dostępny jest w granulowanych nawozach z gamy Eurofertil oraz Sulfammo.

Bezpośrednio N-Process chroni azot i ogranicza jego straty w trakcie transformacji z formy mocznikowej do amonowej (efekt ochrony przemiany do NH4+ przez siatkę organiczno-wapniową), a więc wtedy kiedy jest on podatny na straty wynikające z ulatniania się amoniaku. Jak działa ta technologia: siatka organiczno-wapniowa redukuje starty związane z ulatnianiem się amoniaku, przez co znacząco ogranicza straty gazowe. Odbywa się to na trzech etapach:

  1. transformacja mocznika do formy NH4+ (cząsteczka mocznika jest zbyt duża aby wydostać się poza siatkę i musi wcześniej ulec hydrolizie do formy NH4+); jest to możliwe przez stopniową infiltrację wody do wnętrza granuli;
  2. uwalnianie azotu amonowego z siatki organiczno-wapniowej;
  3. transformacja azotu amonowego do formy azotanowej.

Dzięki siatce organiczno-wapniowej utrzymującej mocznik w granuli nawozu, podczas procesu jego hydrolizy do formy amonowej NH4+, N-Process zmniejsza istotnie straty azotu związanie z procesem ulatniania się tego składnika, ale także związanie z procesem jego wypłukiwania i wymywania. Tak więc praktycznie cały zawarty w nawozie azot może być wykorzystany przez rośliny.

Uwalnianie dostępnych dla roślin form azotu jest zależne od warunków panujących podczas aplikacji: wolny rozwój roślin = małe potrzeby pokarmowe (słaba aktywność hydrolityczna), silny rozwój roślin = duże potrzeby pokarmowe (duża aktywność hydrolityczna). Jest wilgotno i ciepło – azot uwalnia się szybciej, jest zimno i sucho – azot czeka na lepsze warunki co odpowiada zapotrzebowaniu roślin.

Azot dostarczony w formie saletry amonowej narażony jest na straty, a tylko w części zaspokaja potrzeby pokarmowe roślin. Może to spowodować potencjalny niedobór tego składnika dla roślin intensywnie rosnących. Azot podany roślinie w formie N-Process, to azot w dużo mniejszym stopniu narażony na straty, w dużo większym stopniu przeznaczony do odżywiania roślin, a podaż azotu dostosowana jest dodatkowo do potrzeb roślin. Inteligentne uwalnianie azotu z  N-Process, pozwala bowiem na jego bardziej dopasowaną do krzywej pobierania tego składnika dostępność dla roślin, a tym samym na ograniczanie start. Tak więc N-Process umożliwia stopniowe odżywianie roślin doskonale dostosowane do ich zmieniających się w czasie wegetacji potrzeb pokarmowych.

N-Process to dodatkowo: aktywna stymulacja pobierania azotu przez korzeń, wspomaganie procesu redukcji azotu (przez wzrost aktywności reduktazy azotanowej), aktywacja syntezy białek (efekt stymulacji metabolizmu azotu). W wyniku wieloletnich badań potwierdzono, że technologia N-Process:

  • przyspiesza przemiany azotowe,
  • poprawia balans azotu w roślinie,
  • ogranicza straty azotu,
  • zwiększa akumulację azotu w plonie (INRA).

Podsumowując…

Podsumowując jednym zdaniem możemy śmiało napisać, że technologia N-Process wpływa korzystnie na metabolizm azotu. N-Process wpływa aktywnie na transformację NO3- do NH4+ poprzez stymulację reduktazy azotanowej oraz na syntezę białek poprzez aktywację enzymów odpowiedzialnych za wbudowywanie azotu w struktury aminokwasów i białek. Zawarte w N-Process substancje biostymulujące, wspierają aktywne pobieranie azotu we wszystkich formach, poprzez aktywację genów odpowiadających za aktywność białek transportujących azot z rizosfery do wnętrza korzenia. N-Process pozwala dodatkowo w większym stopniu czerpać azot z rezerwuaru glebowego (materia organiczna) poprzez stymulację mineralizacji, pobudzanie życia biologicznego w glebie.

 

Ważny element zasobooszczędność!

Jak widać inteligentne nawożenie chronionym azotem daje lepsze efekty plonotwórcze i jest bardziej zasobooszczędne oraz mniej obciąża środowisko naturalne. Nowe produkty azotowe z linii N-Process wpisują się tym samym w nowe wytyczne Komisji Europejskiej w tym zakresie oraz akcję Ministerstwa Rolnictwa i Rozwoju Wsi: Racjonalna gospodarka nawozami – stop stratom azotu i fosforu (w część dotyczącą azotu). W tę drugą część – dotyczącą fosforu, firma wpisała się już 3 lata temu, wprowadzając na polski rynek gamę TOP-PHOS, czyli nawozy z nową formą chronionego fosforu.

Artykuł pochodzi z najnowszego numeru Gazety Interaktywnej AgroNews.  Kliknij TU lub w obrazek poniżej, aby przejść na stronę gazety. Fot. Kverneland


 

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Please enter your comment!
Please enter your name here

eleven + 10 =