Nowe technologie nawożenia azotem z wykorzystaniem stabilizatorów azotu

We współczesnym rolnictwie azot jest głównym czynnikiem plonotwórczym. Wszystkie pozostałe czynniki warunkują produktywność azotu w okresie wegeta¬cji uprawianej rośliny. Rośliny pobierają azot w dwóch formach: amonowej (N-NH4) i azotanowej (N-NO3). W rolnictwie inten¬sywnym, a takie dominuje w Polsce, zasoby azotu glebowego są zbyt małe, aby pokryć potrzeby roślin. Głównym źródłem składnika są nawozy mineralne.

W składzie nawozów naturalnych i organicznych dominują Norg i N-NH4. Niezależnie od źródła azotu obie formy mineralne pojawiają się w glebie w następstwie mineralizacji azotu organicznego (Norg). Proces ten zachodzi w ściśle określonej kolejności, a formą finalną jest N-NO3:

Formy azotu różnią się pod względem właściwości chemicznych, co rzutuje na ru¬chliwość w glebie, a tym samym na dostępność dla rośliny, lecz także na wymywanie (tabela 1). Kluczowa różnica między formami mineralnymi dotyczy nakładów energetycznych i warunków pobierania przez roślinę. Azot amonowy nie wymaga dużych nakładów energetycznych i pobierany jest efektywnie już w niższych temperaturach. Takie warunki panują przez większość sezonu wegetacyjnego w Polsce. Efektywne pobieranie azotanów wymaga wyższych temperatur gleby. Najlepszy efekt produkcyjny uzyskuje się w obecności obu form azotu w glebie pod warunkiem optymalnego odczynu i optymalnej zawartości dostępnych form wapnia, magnezu i potasu.

Rośliny uprawne w okresie rozwoju wykazują zróżnicowane zapotrzebowanie na azot. W grupie roślin ziarnkowych (zboża i inne produkujące nasiona) wrażliwość rośliny na ilość azotu dostępnego w glebie ujawnia się w trzech kardynalnych okresach: a) formowania struktury łanu (krzewienie zboża; rozeta – rzepak), b) zawiązywania ziarniaków/nasion, c) nalewania ziarna/nasion. Zadaniem rolnika jest takie zarządzanie azotem w łanie/plantacji, aby w okresach kardynalnych składnik ten nie był czynnikiem w minimum, jak i w maksimum. Oba stany rzutują źle na wykształcenie elementów struktury plonu. Kontrola stanu odżywienia roślin w okresach kardynalnych formowania plonu jest nadrzędnym zadaniem rolnika. Ostatnie dwa lata wykazały, że ciepła zima sprzyja intensywnemu krzewieniu się zbóż. Z większości źdźbeł nigdy nie powstaje plon. Zmniejszenie I dawki azotu nie zawsze jest skutecznym narzędziem kontroli tempa wzrostu zbóż wiosną. Rozwiązanie to nie jest wskazane w regionach kraju, w których w kwietniu czy w maju występują susze. Rozwiązań należy szukać nie tylko w doborze nawozów azotowych, lecz także w zabiegach kontrolujących szybkość transformacji azotu amonowego w azotany. Właśnie ta forma azotu jest odpowiedzialna za krzewienie się zbóż. Rozwiązaniem w takich warunkach są inhibitory nitryfikacji.

Drugą grupą roślin wymagających specjalnego podejścia w nawożeniu są ziemniaki, a także kukurydza. Obie te rośliny reagują silnie na niedobór i nadmiar azotu w fazach formowania podstawowych elementów struktury plonu. W ziemniakach jest to okres zawiązywania bulw, a w kukurydzy stadium od 3. do 5. liścia. W tym okresie oba te gatunki nie potrzebują dużych dawek azotu pod warunkiem optymalnego zaopatrzenia w P, S, K, Mg i mikroelementy. Główny okres zapotrzebowania na azot pojawia się dopiero po ustaleniu struktury plonu (ziemniaki – liczba bulw; kukurydza – liczba ziarniaków w kolbie). W tym okresie oba gatunki wymagają ciągłości zaopa¬trzenia w azot. Technologia nawożenia obu gatunków wymaga takiego ustalenia dawki i doboru nawozów, aby roślina dysponowała dostateczną ilością składnika w okresie wykształcenia elementów struktury plonu, jak i optymalnym zaopatrzeniem w okresie realizacji uprzednio wytworzonej struktury. W pierwszym okresie niezbędny jest azot azotanowy, lecz w optimum, a w drugim – stała podaż azotu. Oczekiwanym efektem produkcyjnym jest duży plon, a środowiskowym – wyczerpanie zasobów azotu mineral¬nego, w szczególności azotanów w glebie.

W intensywnym rolnictwie istotnym narzędziem w kontroli gospodarki azotowej w łanie/plantacji są inhibitory ureazy i nitryfikacji. Szczególną rolę odgrywa druga grupa inhibitorów, odpowiedzialna za pulę azotanów w glebie. Mechanizm działania tych związków sprowadza się do zahamowania aktywności mikroorganizmów z rodzaju Nitrosomonas, niezbędnych do transformacji NH4+ w NO2–. Powstały związek jest toksyczny dla organizmów żywych w glebie. W optymalnych warunkach glebowych jest natychmiast przekształcany w jon azotanowy (NO3–). Istotą działania inhibitora nitryfikacji jest spowolnienie tempa procesu w pierwszym etapie transformacji azotu amonowego w azotany.

Efektywna kontrola koncentracji azotanów w środowisku pozwala regulować tempo krzewienia się zbóż, zawiązywanie bulw przez ziemniaki, a także formowanie się zawiązków liści i kolb w kukurydzy. Ograniczenie ilości azotanów w środowisku w okresach kardynalnych ogranicza efekt wybujałości. Zawiązanie przez kukurydzę więcej niż jednej kolby nie oznacza większego plonu ziarna, często prowadzi do spadku.

Czym w działaniu winien charakteryzować się efektywny inhibitor nitryfikacji – kilka wymaganych cech:
1. skuteczne spowolnienie tempa utlenie¬nia NH4+ do NO2– i bardzo sprawna trans¬formacja tego związku w NO3–;
2. nie wpływa ujemnie na inne mikroorgani¬zmy glebowe poza celowymi;
3. nie jest toksyczny w zalecanych dawkach polowych dla ludzi i zwierząt;
4. działa co najmniej przez kilka tygodni;
5. spełnia oczekiwania producenta – opłacalność ekonomiczna;
6. zmniejszając zawartość azotanów w glebie, poprawia tym samym jakość środowiska.

Czy nitrapiryna, stanowiąca substancję aktywną w produkcie N-Lock, spełnia powyższe wymagania i może być włączona w proces technologiczny uprawy roślin?

W tym zakresie najwięcej informacji zgromadzono dla kukurydzy, aczkolwiek istnieją przesłanki do skutecznego działania omawianego środka w zbożach ozimych (pszenica konsumpcyjna) i w rzepaku. Ocenę plonotwórczą działania azotu w nawozie można ocenić na bazie wskaźnika, jakim jest jednostkowa produktywność azotu. Z ryc.  2 wynika szereg wniosków. Pierwszym jest wyraźna dominacja produktywności azotu z saletry amonowej nad pozostałymi nośnikami azotu. Produktywność azotu, niezależnie od nawozu, zwiększyła się w następstwie zastosowania inhibitora nitryfikacji. W saletrze amonowej netto przyrost wyniósł 12,25%. W pozostałych nawozach bezwzględny przyrost produktywności azotu był mniejszy, lecz względny większy, wynosząc 13,4% dla mocznika i 14,7% dla RSM* . Skuteczne działanie inhibitora nitryfikacji ujawnia się więc w warunkach równowagi między zawartością form azotanowej i amonowej. W glebie wiosną dominuje forma azotanowa. W okresie wegetacji wraz ze wzrostem temperatury gleby wzrasta tempo mineralizacji Norg, prowadząc do wzrostu zawartości N-NH4, który ulega szybkiemu utlenieniu do N-NO3. Rola inhibitora nitryfikacji sprowadza się do zmniejszenia tempa utleniania N-NH4.

Nitrapiryna działa co najmniej przez 6 do 8 tygodni. Jest to okres wystarczający do kontroli relacji między obydwiema formami w glebie w krytycznych okresach formowania plonu. W warunkach naturalnie dużej zawartości azotanów w glebie wiosną i jednoczesnego wprowadzenia nawozu azotowego inhibitor, regulując koncentrację obu form azotu w glebie, zmniejsza tempo krzewienia się zbóż; w kukurydzy hamuje wybujałość, przejawiającą się nadmierną produkcją masy wegetatywnej w pierwszych etapach rozwoju rośliny, a także pojawieniem się dwóch lub więcej kolb na roślinie. Wskaźnikiem optymalnego zaopatrzenia kukurydzy w azot w okresie nalewania ziarna jest wzrost masy 1000 ziarniaków. Brak rozpoznania stanu i form azotu w glebie przed rozpoczęciem wegetacji (pomiar Nmin = N-NH4 + N-NO3), a także aplikacja nawozów azotowych, będących bezpośrednim lub pośrednim źródłem N-NH4, prowadzą do nadmiaru formy amonowej azotanowej, co skutkuje mniejszą produktywnością azotu.

Zapamiętaj! Zadaniem inhibitora nitryfikacji jest optymalizacja relacji między zawartością w glebie N-NH4 + N-NO3 w okresie wegetacji uprawianej rośliny; dobór nawozu azotowego należy dostosować do stanu inicjalnej zawartości obu składników w glebie przed ruszeniem wegetacji czy siewem.

Profesor doktor habilitowany Witold Grzebisz
Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu