Влияние азотных удобрений на рост и развитие растений реферат

Обновлено: 02.07.2024

  • Для учеников 1-11 классов и дошкольников
  • Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

Бобровская средняя общеобразовательная школа №1

Влияние удобрений на рост и развитие растений на примере пшеницы

Научный руководитель: учитель биологии Котова Татьяна Ивановна

Начало работы: 28.01.2016

Конец работы: 27.02.2016

1.2. Цели и задачи

2. Теоретическая часть

2.1. Краткое описание пшеницы ( Triticum aestivum )

2.2. Краткое описание удобрений

3. Методика работы

3.1. Таблица исследований

3.2. Анализ полученных данных

4.1. Вывод об эффективности используемых удобрений

5. Список литературы

Актуальность проблемы:

Методы исследования:

Предмет исследования : Воздействие солей на рост и развитие растений

Объект исследования: Удобрения

Цель: Выяснить, какие из удобрений лучше всего влияют на рост и развитие растений, и выявить, какие из удобрений безопаснее всего.

1.Изучить теоретическую сторону вопроса
2. Посадить и вырастить растения
3. Провести эксперимент
4. Провести замеры растений после завершения эксперимента
5. Проанализировать полученные данные

Теоретическая часть

Ботаническое описание культуры

Растение достигает высоты 40—100 см, редко до 150 см. Соломина тонкая, полая внутри. Узлы голые или опушены лишь на ранних этапах жизни растения. Листовая пластинка 6—16 мм шириной, сначала мягкая, опушённая, но потом становится голой и жёсткой.

Старые соцветия безостые, 6-18 дюймов длиной, длина по крайней мере в 3 раза больше ширины. Оно густое и квадратное в поперечном сечении. Оси колоса отличаются ломкостью (отсюда название вида — пшеница мягкая). В месте соединения колосков второго порядка с главной осью нет пучков волосков. На верхушке соцветия расстояние между соседними колосками 4—8 мм. Колоски имеют приблизительно равную длину и ширину. Колосковая чешуя около 10 мм длиной, на конце имеют острый киль. Киль представляет собой короткий, тупо заканчивающийся зубец, направленный наружу. Цветковые чешуи безостые и имеют короткий зубец или же имеют ость длиной до 15 см. Опыление перекрёстное или самоопыление .

В процессе созревания плод ( зерновка ) плотно сжат нижней и верхней цветковой чешуёй, а по созреванию выпадает наружу. Эндосперм белый или стекловидный. Прорастание происходит только при температуре выше 4 °C.

Стандартный хромосомный набор пшеницы мягкой x = 7; у гексаплоидных разновидностей число хромосом 6n = 42.

Краткое описание удобрений

Сульфат аммония

Сульфат аммония – удобрение, вносится в качестве основного под различные культуры. Синтетический сульфат аммония белого цвета, а коксохимический – серый, синеватый или красноватый. Удобрение малогигроскопичное и при нормальных условиях хранения практически не слеживается, сохраняя хорошую рассеиваемость.

Физические и химические свойства

Сульфат аммония (NH 4 ) 2 SO 4 – бесцветные кристаллы, плотность – 1,766 г/см 3 . При температуре выше +100°C разлагается с выделением аммиака NH 3 и образованием сначала NH 4 HSO 4 , а впоследствии (NH 4 ) 2 S 2 O 7 и сульфаниловой кислоты.

Растворимость в воде: при 0°C – 70,5 г/100 г, при +25°C – 76,4 г/100 г, при +100°C – 101,7 г/100 г. Окисляется до N 2 под действием сильных окислителей, например, марганцевокислого калия KMnO 4 .

Сульфат аммония содержит:

азота по массовой доле в пересчете на сухое вещество – не менее 21 %;

серной кислоты – не более 0,03 %.

Фракционный состав удобрения:

массовая доля фракции размером более 0,5 мм – не менее 80 %;

менее 6 мм – 100 %.

Массовая доля остатка, не растворимого в воде, не превышает 0,02 %.

Сульфат аммония в сельском хозяйстве используют как основное удобрение под различные культуры.

Поведение в почве

При внесении в почву сульфат аммония быстро растворяется, и значительная часть катионов NH 4 + входит в почвенно-поглощающий комплекс. Одновременно в почвенный раствор переходит эквивалентное количество вытесненных катионов. При этом ион аммония теряет подвижность. Это устраняет опасность его вымывания при промывном режиме почв.

Находясь в обменно-поглощенном состоянии, ионы аммония хорошо усваиваются растениями.

Вследствие нитрификации аммонийный азот переходит в нитратную форму. Скорость перехода аммонийного азота в нитратный зависит от необходимых для нитрификации условий: температуры, аэрации, влажности, биологической активности и реакции почвы. Одним из основных факторов, влияющим на скорость нитрификации, является степень окультуренности почв.

Переувлажнение и повышенная кислотность почв тормозят нитрификацию. Известкование кислых почв значительно ускоряет этот процесс. После превращения аммонийного азота в нитратный он приобретает все свойства нитратных удобрений. В результате процесса нитрификации в почве образуется азотная кислота и освобождается серная кислота.

В почве эти кислоты нейтрализуются, вступая во взаимодействие с бикарбонатами почвенного раствора и катионами почвенного поглощающего комплекса.

Нейтрализация минеральных кислот сопровождается использованием бикарбонатов почвенного раствора и вытеснением оснований из ППК водородом. Это ослабляет буферную способность почв и повышает их кислотность.

Однократное внесение сульфата аммония может и не повлиять на реакцию почвы. При систематическом использовании данного удобрения почвенная среда может значительно подкислиться. Степень подкисления увеличивается при меньшей буферной способности почв.

Способы внесения

Сульфат аммония более всего подходит для основного внесения. Но допустимо и применение для поверхностных подкормок озимых зерновых культур, сенокосов и пастбищ, а также фертигации.

Сроки внесения и способы заделки основного удобрения определяются свойствами почвы и климатическими условиями зоны.

Аммиачная селитра

Аммиачная селитра – это аммиачно-нитратное удобрение. Гранулированная аммиачная селитра менее гигроскопична, меньше слеживается при хранении, сохраняет хорошую рассеиваемость. Аммиачная селитра выпускается только с применением кондиционирующих добавок, содержащих магний, кальций, сульфат либо сульфат с фосфатом. Добавки с сульфатом и фосфатом требуют присутствия в удобрении поверхностно-активных веществ.

Физические и химические свойства

Гранулированное вещество с гораздо меньшей гигроскопичностью. Размер гранул – 1–4 мм. Удобрение содержит различные добавки для уменьшения слеживаемости. Конденсирующими веществами могут служить тонкоразмолотая фосфоритная мука, гипс, каолинит, нитрат магния и прочее. Эти добавки придают удобрению желтоватый оттенок. Фиксин, вводимый в качестве добавки, придает ему красноватый цвет.

Аммиачная селитра (удобрение) отвечает следующим требованиям:

содержание азота в сухом веществе – не менее 34 %;

содержание воды – не более 0,2–0,3 %;

кислотность 10%-ного водного раствора – 4–5%;

статистическая прочность гранул – 5–7 Н/гранулу;

рассыпчатость – не менее 100 %.

Аммиачная селитра (удобрение) является окислителем. Пожароопасна. При температуре 210 °C и взаимодействии с серой, серным колчеданом, кислотами, суперфосфатом, хлорной известью и порошковыми металлами разлагается с выделением токсичных окислов азота и кислорода.

Аммиачная селитра применяется в качестве удобрения во всех приемах (основное внесение, припосевное внесение, подкормка) и под все сельскохозяйственные культуры.

Поведение в почве

В почве азот из аммиачной селитры легко поглощается микроорганизмами. После минерализации последних азот становится доступным для растений. Одновременно происходит растворение аммиачной селитры в почвенном растворе и вступление в реакцию с почвенно-поглощающим комплексом (ППК).

При обменном поглощении аммоний адсорбируется коллоидами почвы, а NO 3 образует соли щелочных или щелочноземельных металлов.

При недостатке кальция на кислых подзолистых почвах внесение аммиачной селитры вызывает некоторое подкисление почвенного раствора. На почвах, богатых основаниями (сероземах и черноземах), даже систематическое внесение высоких доз аммиачной селитры подкисления почвенного раствора не вызывает.

Местное подкисление – явление временное, но может оказать отрицательное влияние на растения в самом начале роста.

Аммонийная часть селитры иногда может подвергаться нитрификации, что также приводит к временному подкислению почвы. Последующая денитрификация приводит к переходу части нитратного азота в газообразное состояние (N 2 , N 2 O, NO).

Способы внесения

Поскольку это удобрение хорошо растворимо, его можно использовать и для фертигации – как самостоятельно, так и в водном растворе с другими удобрениями.

Аммофос – азотно-фосфорное комплексное сложное минеральное удобрение. Мало гигроскопичное, хорошо растворимое в воде. Применяется в основное и припосевное внесение, а также в качестве подкормки в течение вегетационного периода для различных культур. Получают путем нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком.

Физические и химические характеристики

Аммофос содержит 10–12 % азота и 44–52 % фосфора. Массовая доля воды не превышает 1 %. Основной компонент удобрения – однозамещенный фосфат аммония (моноаммонийфосфат NН 4 Н 2 РО 4 ). Это наиболее устойчивый фосфат аммония из трех.

При нагревании до 100–110°C потерь аммиака не наблюдается.

Давление диссоциации при 100°C равно нулю.

При 20°CC в 100 г воды растворяется 40,3 г.

Значение pH 0,1-молярного раствора моноаммонийфосфата равно 4,4.

Рассыпчатость всех марок аммофоса – 100 %. Верхние пределы массовых долей общего азота и усваиваемогофосфора могут быть выше указанных. Для продукта, предназначенного для розничной торговли, прочность гранул и рассыпчатость не определяется и не нормируется.

Для аммофоса, как и для других сложных удобрений, характерна высокая степень концентрации основных питательных веществ – в данном случае азота и фосфора. При этом, балластных веществ нет вовсе. Это приводит к уменьшению общей физической массы удобрения как при транспортировке, так и при внесении в почву.

Внесение удобрения в почву способствует улучшенному снабжению молодых растений нужными элементами питания, в частности, азотом и фосфором. Это достигается благодаря концентрации гранул вокруг семян и корней рассады. Гранулы постепенно растворяются в почвенной влаге, что обеспечивает растения полноценным питанием в течение длительного времени, часто в течение всего вегетационного периода.

Аммофос в сельском хозяйстве применяется как азотно-фосфорное удобрение.

Недостаток аммофоса

– значительное превышение массовой доли усвояемого фосфора над долей общего фосфора. Это значительно ограничивает применение аммофоса, поскольку идеальное соотношение азота и фосфора в удобрении должно быть равно единице либо азота должно быть больше фосфора.

Поведение в почве

При внесении в почву основной компонент удобрения, однозамещенный моноаммонийфосфат (NН 4 Н 2 РО 4 ), диссоциирует в почвенном растворе на ион аммония – NH 4 +, фосфат-ионы – H 2 PO 4 - , HPO 4 2- и PO 4 3- .

Ион аммония вступает в обменные реакции с катионами почвенного поглощающего комплекса.

В поглощенном состоянии аммоний хорошо доступен корневым системам растений. Кроме того, он малоподвижен, что уменьшает потери азота в результате вымывания в условиях обычного увлажнения.

Фосфат–ионы постепенно переходят в состав различных фосфорных соединений, характерных для конкретного типа почв. Из них наиболее доступен растениям фосфор, поглощенный твердой фазой почвы обменным (коллоидно-химическим) путем, а также соли ортофосфорной кислоты, поглощаемые растениями биологическим путем.

Кальциевая селитра

Кальциевая селитра (нитрат кальция, азотнокислый кальций) – нитратное удобрение (азот содержится в нитратной форме), содержащее 13–15 % азота. Кристаллическая соль белого цвета, отличается хорошей растворимостью в воде и высокой гигроскопичностью. Применяется под предпосевную культивацию, для подкормки растений во время вегетации. В настоящее время выпускается гранулированная кальциевая селитра, которая не гигроскопична и на воздухе не расплывается.

Физические и химические свойства

Кальциевая селитра (безводная соль) – бесцветные кристаллы с кубической решеткой.

Плотность – 2,36 г/см 3 .

Безводная соль плавится при температуре 561°C. При температуре 500°C начинается разложение с выделением O 2 и образованием нитрита кальция Ca(NO 2 ) 2, который затем распадается на CaO и NO 2 .

При температуре до 42,7°C кристаллизуется четырехводный кристаллогидрат, выше 54,6°C – безводный нитрат кальция.

Растворимость в воде:

Как безводная соль, так и кристаллогидраты нитрата кальция сильно гигроскопичны и расплываются на воздухе.

Давление пара над 50%-ным раствором азотнокислого кальция в диапазоне температур от 70 до 110°C возрастает от 135 до 730 мм рт. ст, а над 75%-ным раствором в диапазоне 90–140°C возрастает от 90 до 740 мм рт. ст.

Раствор концентрацией 77,9 % Ca(NO 3 ) 2 кипит при 143,3 °C под нормальным давлением и при 117°C под давлением 300 мм рт. ст.

Применение кальциевой селитры

Кальциевая селитра (безводная соль, гранулированная, четырехводная, жидкая и прочие формы) используется в качестве предпосевного удобрения и подкормокразличных овощных, плодовых и декоративных культур.

Особенности кальциевой селитры

Кальциевая селитра в форме безводной соли и кристаллогидратов нитрата кальция сильно гигроскопична и расплывается на воздухе.

Для уменьшения гигроскопичности кристаллическую соль смешивают с гидрофобными добавками (в частности, парафинистым мазутом).

Улучшение физических свойств кальциевой селитры достигается путем добавления к его концентрированному раствору в процессе производства 4–7% аммиачной селитры.

Гранулированные формы кальциевой селитры с добавлением аммонийного азота сохраняют все положительные качества безводной соли и кристаллогидратов. При этом уменьшается гигроскопичность удобрения и повышается массовая доля азота в составе удобрения.

Поведение в почве

Кальциевая селитра – физиологически щелочное удобрение. Растения в большем количестве потребляют анионы NO 3 - , чем катионы Ca + . Последние, оставаясь в почве, сдвигают реакцию в сторону подщелачивания.

Катионы кальция быстро переходят в обменно-поглощенное состояние.

Анион NO 3 – образует с вытесненными из ППК комплексами азотную кислоту или различные растворимые соли. NO 3 - связывается в почве только путем биологического поглощения, что происходит исключительно в теплый период. Осенью и зимой биологическое поглощение отсутствует, и анион NO 3 – легко вымывается из почвы.

Способы внесения кальциевой селитры

Кальциевую селитру в форме безводной соли и кристаллогидратов нитрата кальция вносят в почву как в сухом виде, так и в качестве низкопроцентного раствора для некорневой, корневой подкормок, а также при фертигации в течение вегетационного периода. Концентрация раствора зависит от исходного состава и марки удобрения. При приготовлении раствора следует придерживаться рекомендаций производителя.

Кальциевая селитра гранулированная рекомендуется для корневых подкормок, некорневых подкормок и фертигации всех культур открытого и закрытого грунта как через системы капельного полива и дождевальные установки, так и для сухого внесения с использованием туковых сеялок и разбрасывателей. Некорневые подкормки проводят с применением опрыскивателей различной модификации.

Нажмите, чтобы узнать подробности

Проект "Влияние минеральных удобрений на рост растений", совместная работа с учениками 6 класса.

МКОУ Болчаровская средняя общеобразовательная школа

Исследовательский проект

Влияние удобрений на рост растений.

школа ученик 6 класса

Руководитель:

Сатарова Оксана Валерьевна

учитель биологии и химии

1. Теоретическая часть_______________________________________________________3.

1.1. Группы растений________________________________________________________3.

1.2. Удобрения и их классификация ____________________________________________4.

1.2.1. Минеральные удобрения________________________________________________4.

1.2.2. Органические удобрения________________________________________________5.

1.2.3. Бактериальные удобрения_______________________________________________5.

2. Практическая часть_______________________________________________________5.

2.1. Методика исследования__________________________________________________5.

2.2. Ход исследования_______________________________________________________6.

Не будь растений на Земле, не было бы и разнообразия живых организмов.

Растения являются первоисточником существования, процветания и развития жизни на Земле, так как только они способны улавливать энергию солнечного света и передавать ее по цепям питания. И в первую очередь это происходит благодаря их свойству осуществлять фотосинтез.

1. Зелёные растения в результате фотосинтеза выделяют кислород, необходимый для дыхания живых организмов.

2. В процессе фотосинтеза растения образуют из неорганических веществ сложные органические вещества, без которых не могут жить животные, а также грибы и бактерии!

3. Все живые организмы зависят от растений. Человек питается и растительной, и животной пищей, но животная пища не может быть получена без растений. Если погибнут зелёные растения, погибнут от голода животные и люди.

4. Растения используются человеком как сырьё для разных отраслей промышленности: пищевой, текстильной, бумажной, химической и т.д.

Таким образом, невозможно переоценить роль растений в природе и жизни человека, но что же влияет на их рост и развитие!?

Целью представленной нами исследовательской работы является изучение влияния минеральных удобрений на рост и развитие растений.

Так же мы поставили несколько задач:

1. Научиться выполнять простейшие исследования.

2. Проанализировать воздействие минеральных удобрений (аммиачная селитра, комплексная нитроаммофоска, банан) на прорастание семян, развитие и рост растений.

3. Закрепить в условиях опыта имеющиеся знания, умения и навыки.

И сформулировали следующую гипотезу: растениям для нормального роста и развития необходимы: уход, достаточное количество воды, присутствие в почве минеральных веществ и микроэлементы

Объектом нашего исследования явились томаты – растения из семейства Пасленовых. Это ценное пищевое растение, имеющее большое значение для жизни человека.

Исследовательская работа разделяется на две части: теоретическую и практическую. В теоретической части мы изучили разновидности удобрений, некоторые группы растений и обработали необходимую информацию. В практической части использовали опытно-экспериментальные методы исследования, по результатам которых нами были сделаны соответствующие выводы.

Практическое применение данной работы возможно на уроках окружающего мира, биологии, в кружковой работе, при работе на пришкольном участке и огороде.

I . ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Группы растений

Имеется множество научных классификаций растений. Но мы рассмотрели ненаучную классификацию представителей флоры. В мире существуют дикорастущие и культурные растения. Главное их отличие заключается в том, что культурные человек выращивает целенаправленно, выводит внутри видов разнообразные сорта.

Рас­те­ния, ко­то­рые рас­тут сами по себе. Их можно встре­тить где угод­но. Такие рас­те­ния на­зы­ва­ют­ся ди­ко­рас­ту­щи­ми. Ди­ко­рас­ту­щие рас­те­ния рас­тут без вме­ша­тель­ства че­ло­ве­ка, за ними никто не уха­жи­ва­ет, они рас­тут там, где для них есть под­хо­дя­щие усло­вия. К этим усло­ви­ям они при­спо­со­би­лись сами.

Рас­те­ния, за ко­то­ры­ми уха­жи­ва­ет че­ло­век, или куль­тур­ные рас­те­ния. Куль­тур­ные рас­те­ния сеет, вы­са­жи­ва­ет че­ло­век и за­бо­тит­ся о них. Культурные растения в свою очередь так же подразделяются на несколько групп:

• пищевые растения, используемые в пищу;

• кормовые растения, используемые на корм скоту;

• технические растения дают сырьё для промышленности (лён, хлопок);

• декоративные растения, которые выращивают для украшения нашей жизни.

1.2 Удобрения и их классификация

Многовековая практика применения удобрений доказала полезное воздействие их на почву, улучшение вкусовых качеств урожая и восстановление в почве среды, благоприятной для роста растений. Что же такое удобрения и какие они бывают?

Удобрения — это вещества, содержащие элементы, необходимые для питания растений или регулирования свойств почвы. По химическому составу удобрения делятся на:

Азотное питание растений. Физиологические основы применения удобрений. Продолжительность вегетационного периода сельскохозяйственных культур. Эффективность навоза и минеральных удобрений. Влияние гумуса на использование растениями питательных веществ.

Рубрика Сельское, лесное хозяйство и землепользование
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 16.05.2017
Размер файла 65,8 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1. Азотное питание растений

Азот входит в состав белков, нуклеиновых кислот, пигментов, коферментов, фитогормонов и витаминов. При недостатке азота тормозится рост растений, ослабляется образование боковых побегов и кущение у злаков, наблюдается мелколистность, уменьшается ветвление корней. Симптомом азотного дефицита является хлороз листьев - бледно-зеленая окраска листьев, вызванная ослаблением синтеза пигмента хлорофилла. Длительное азотное голодание ведет к гидролизу белков и разрушению хлорофилла в нижних более старых листьях и оттоку растворимых соединений азота к молодым листьям, точкам роста и генеративным органам. Вследствие разрушения хлорофилла окраска нижних листьев в зависимости от вида растения приобретает желтые, оранжевые или красные тона, а при сильно выраженном азотном дефиците возможно высыхание и отмирание тканей.

Высшие растения поглощают соединения азота из почвы, молекулярный азот атмосферы ими не усваивается. Основным источником азотного питания для растений являются нитраты и аммиак. Однако эти формы не равноценны, каждая из них оказывает свое специфическое влияние на обмен веществ. Вопрос о сравнительном значении аммиака и нитратов как источников азотного питания был выяснен благодаря классическим исследованиям Д. Н. Прянишникова по азотному обмену.

Корневые системы растений хорошо усваивают нитраты, которые, поступая в корни растения, подвергаются ферментативному восстановлению до нитритов и далее до аммиака. Этот процесс происходит главным образом в корнях, однако и клетки листьев обладают этой способностью.

Восстановление нитратов до аммиака идет через ряд этапов. Нитраты восстанавливаются до нитритов при участии фермента нитратредуктазы (нитратредуктаза - это флавопротеид, содержащий молибден). Образовавшиеся нитриты восстанавливаются до гипонитрита, гидроксиламина, наконец, до аммиака:

Восстановление нитритов до гипонитрита катализируется ферментом нитритредуктазой. Нитритредуктаза активируется медью. Соответственно последующие реакции катализируются ферментами гипонитритредуктазой и гидроксиламинредуктазой. Последний фермент активируется марганцем. Надо, однако, сказать, что, начиная с восстановления нитритов, дальнейший процесс изучен недостаточно. Промежуточные соединения не выделены, не исключено, что они являются иными. Для восстановления нитратов необходимо присутствие донора водорода и электронов, которыми являются восстановленные никотинамиды (НАДФ · Н2 или НАД · Н2). Поставщиком этих соединений является процесс дыхания. Именно поэтому восстановление нитратов тесно связано с дыхательным газообменом. Для нормального протекания процесса дыхания растение должно быть достаточно обеспечено углеводами. При усиленном поступлении нитратов содержание углеводов падает. При искусственном снижении содержания углеводов (выдерживание растений в темноте) нитраты не восстанавливаются, а накапливаются во всех органах растения.

Ионы NO-3 подвижны, плохо фиксируются в почве и легко вымываются почвенными водами в более глубокие слои почвы и водоемы. Содержание нитратов в почве возрастает весной, когда создаются условия, благоприятные для деятельности нитрифицирующих бактерий. Катион NH+4 менее подвижен, хорошо адсорбируется отрицательно заряженными частицами, меньше вымывается осадками.

Запасы азота в почве могут пополняться разными путями. При возделывании сельскохозяйственных культур вносят в почву минеральные и органические азотные удобрения. В естественных условиях основная роль принадлежит специализированным группам микроорганизмов. Это азотфиксаторы, усваивающие молекулярный азот атмосферы, а также почвенные бактерии, способные переводить в форму NO-3 и NH+4-ионов органический азот растительных и животных остатков.

Процесс превращения органического азота почвы в NH+4-ионы называется аммонификацией. Она осуществляется гетеротрофными микроорганизмами по схеме:

органический азот RNH2 + H2O NH3 + ROH

NH3 + H2O NH+4 + OH-

Биологическое окисление NH+4 до NO-3, то есть нитрификация - это двухступенчатый процесс, осуществляемый двумя группами автотрофных бактерий: Nitrosomonas и Nitrobacter. Nitrosomonas окисляют аммиак до азотистой кислоты:

2 NH3 + 3O2 2HNO2 + 2H2O,

а Nitrobacter окисляют азотистую кислоту до азотной:

2HNO2 + О2 2HNO3

Газообразный азот может превращаться в доступные для растений соединения в ходе химической и биологической азотфиксации. Химическое связывание N2 в форме NO-3 и NH+4-ионов в небольших размерах происходит в результате фотохимических процессов и электрических разрядов в атмосфере. Однако основная масса азота, содержащегося в населяющих нашу планету живых организмах, своим происхождением обязана деятельности микроорганизмов, способных ассимилировать молекулярный азот атмосферы, восстанавливая его до аммиака. Этот процесс называется биологической азотфиксацией.

Микроорганизмы, осуществляющие биологическую азотфиксацию, разделяют на свободноживущие и живущие в симбиозе с высшими растениями. Группа свободноживущих азотфиксаторов включает бактерии родов Azotobacter, Beijerinckia, Clostridium, а также фотосинтезирующие бактерии и некоторые виды цианобактерий - сине-зеленых водорослей. Все они гетеротрофы и нуждаются в углеводном источнике питания. Бактерии родов Azotobacter и Beijerinckia поселяются на поверхности корней высших растений и используют корневые выделения. Заселение цианобактериями рисовых полей увеличивает урожай риса примерно на 20 %. Однако сельскохозяйственное значение свободноживущих азотфиксаторов невелико. В умеренном климате ежегодная фиксация ими азота составляет не более 20 - 40 кг азота на гектар.

К группе симбиотических азотфиксаторов относятся бактерии рода Rhizobium, образующие клубеньки на корнях бобовых растений и фиксирующие, в среднем, от 100 до 400 кг азота на га. Большое значение в природе имеют некоторые лишайники, представляющие собой симбиоз гриба и азотфиксирующих цианобактерий. Они развиваются в субарктических зонах, на скалах и других бесплодных участках, являясь, таким образом, пионерами заселения суши. В настоящее время насчитывается около 190 видов растений разных семейств, способных симбиотически усваивать азот. К их числу относятся некоторые деревья и кустарники: ольха, восковница, лох, облепиха и другие.

Инфицирование растения-хозяина начинается с проникновения бактерий рода Rhizobium в клетку корневого волоска. Затем бактерии мигрируют в клетки коры и вызывают интенсивное деление инфицированных клеток, что приводит к образованию клубеньков на корнях. При этом сами бактерии превращаются в бактероиды, которые в 40 раз больше по объему исходной бактерии.

Молекула азота (NN) химически инертна. Для разрыва трех ее ковалентных связей в химическом процессе синтеза аммиака требуются катализаторы, высокие температура и давление. Биологическая фиксация азота осуществляется при невысокой температуре и нормальном давлении, что свидетельствует об очень высокой эффективности участвующего в этом процессе фермента нитрогеназы. Фермент состоит из двух компонентов: высокомолекулярного (200-250 кДа) Mo, Fe-белка и низкомолекулярного (50-70 кДа) Fe-белка. Субстрат N2 связывается и восстанавливается на Mo, Fe-белке, а Fe-белок служит переносчиком электронов от ферредоксина на Mo, Fe-белок. Реакция сопряжена с гидролизом АТФ. Для восстановления N2 до NH3 требуется 6 электронов, которые расходуются в три этапа:

2e + 2H+ 2e + 2H+ 2e + 2H+

NN HN = NH H2N - NH2 2 NH3

Поскольку нитрогеназный комплекс разрушается в присутствии кислорода, у азотфиксирующих микроорганизмов используется ряд механизмов для его защиты. У Rhizobium эту функцию выполняет гемсодержащий белок легоглобин или леггемоглобин, обладающий очень высоким сродством к кислороду. Он синтезируется клетками растения-хозяина и встраивается в мембрану бактероида. Функционирующий в бактероидах цикл Кребса служит источником субстратов для окисления в электрон-транспортной цепи, осуществляющей синтез АТФ, обеспечивает нитрогеназу электронами через ферредоксин, поставляет -кетоглутаровую кислоту, которая, реагируя с NH-4, образует глютаминовую аминокислоту, транспортируемую затем в клетки растения-хозяина.

В органические соединения включается только аммонийный азот, поэтому ионы нитрата, поглощенные растением, восстанавливаются в клетках до аммиака. Редукция нитрата в растениях осуществляется в два этапа. Сначала происходит восстановление нитрата до нитрита, сопряженное с переносом 2 электронов и катализируемое ферментом нитратредуктазой:

NO-3 + НAД(Ф)Н + Н+ NO-2 + НАД(Ф)+ + Н2О

Грибы и зеленые водоросли в качестве донора электронов используют восстановленный никотинамидадениндинуклеотидфосфат восстановленный (НАДФН). У высших растений фермент имеет сродство к никотинамидадениндинуклеотиду восстановленному (НАДН), который образуется в ходе реакций гликолиза и цикла Кребса.

Нитриты, образующиеся на первом этапе редукции нитратов, быстро восстанавливаются до аммиака ферментом нитритредуктазой. Она в качестве донора электронов использует восстановленный ферредоксин:

NO-2 + 6 Фдвосст. + 8 Н+ NH+4 + 6 Фдокисл. + 2 Н2О

Обе эти реакции происходят в листьях и корнях. В зеленых частях растения нитритредуктаза локализована в хлоропластах. Восстановитель ферредоксин получает электроны прямо из фотосинтетической электронтранспортной цепи. В корнях нитрит восстанавливается в пропластидах. Так как в корнях ферредоксин отсутствует, то источником электронов служит НАДФН, образующийся в пентозофосфатном пути дыхания.

Опыты, проведенные в стерильных условиях, показали, что в качестве источника азотного питания могут быть использованы растениями и растворимые органические соединения (аминокислоты, амиды и мочевина). В естественных условиях они соединения редко могут быть источником питания, поскольку их содержание в почве, как правило, очень мало. Для некоторых растений с уклоняющимся типом питания (паразиты, полупаразиты, сапрофиты, насекомоядные растения) источником питания может служить органический азот.

2. Физиологические основы применения удобрений

В естественных биоценозах поглощенные из почвы соединения частично возвращаются с опавшими листьями, ветками, хвоей. С убранным урожаем сельскохозяйственных растений поглощенные вещества из почвы устраняются. Величина выноса минеральных элементов зависит от вида растения, урожайности и почвенно-климатических условий. Овощные культуры, картофель, многолетние травы выносят больше элементов питания, чем зерновые.

Так как минеральные вещества являются главным образом регуляторами жизненных процессов для растений, очень важно оптимальное снабжение ими на определенных этапах развития. При прорастании используются главным образом те запасы минеральных веществ, которые уже имеются в семенах, и, кроме того, прирост органического вещества в это время еще относительно невелик, поэтому потребность в поглощении их из почвы в это время еще незначительна. Но она быстро возрастает ко времени наиболее энергичного увеличения общей массы растения, что отмечается в периоды интенсивного образования листовой поверхности, цветения и завязывания плодов. Прекращение же общего накопления органического вещества во время созревания сопровождается резким снижением потребности растений в удобрениях и даже обратным переходом части минеральных веществ из растений.

Растения имеют периоды максимального потребления питательных веществ, когда в довольно сжатые сроки поступает большое количество минеральных элементов. Для одних растений (лен, конопля, яровые зерновые) этот период характеризуется очень коротким сроком, для других (картофель, сахарная свекла) свойственно более длительное поступление элементов минерального питания. Помимо периодов максимального потребления питательных веществ растения имеют критические периоды потребления элементов питания. Отсутствие в это время того или иного элемента может нанести серьезный ущерб урожаю. Так, в период прорастания растения очень чувствительны к недостатку фосфора, который способствует хорошему развитию корневой системы, в период интенсивного образования вегетативной массы -- к недостатку азота.

Потребность в элементах минерального питания также тесно связана с продолжительностью вегетационного периода сельскохозяйственных культур. Культуры и сорта с длинным вегетационным периодом способны формировать значительно большее количество органического вещества, а следовательно, потреблять и большее количество элементов питания, чем растения с коротким периодом вегетации.

Для предотвращения истощения почвы и получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур необходимо внесение удобрений. Сопоставляя количество элементов в почве и растении с величиной урожая Ю. Либих сформулировал закон минимума или закон ограничивающих факторов. Согласно этому закону величина урожая зависит от количества того элемента, который находится в почве в относительном минимуме. Увеличение содержания этого элемента в почве за счет внесения удобрений будет приводить к возрастанию урожая до тех пор, пока в минимуме не окажется другой элемент. Позже было установлено наличие у растений критических периодов по отношению к тому или иному минеральному элементу, то есть периодах более высокой чувствительности растений к недостатку этого элемента на определенных этапах онтогенеза. Это позволяет регулировать соотношение питательных веществ в зависимости от фазы развития и условий среды. Так, известно, что в осенний период для озимых культур не рекомендуется вносить азотные удобрения, так как они усиливают ростовые процессы, снижая устойчивость растений. В осенний период надо проводить подкормки фосфором и калием, а весной азотом.

С помощью удобрений можно регулировать не только величину урожая, но и его качество. Так, для получения зерна пшеницы с высоким содержанием белка надо вносить азотные удобрения, а для получения продуктов с высоким содержанием крахмала (например, зерна пивоваренного ячменя или клубни картофеля) необходимы фосфор и калий. Внекорневая подкормка фосфором незадолго до уборки усиливает отток ассимилятов из листьев сахарной свеклы к корнеплодам и тем самым увеличивает ее сахаристость.

Система удобрений - это программа применения удобрений в севообороте с учетом растений-предшественников, плодородия почвы, климатических условий, биологических особенностей растений, состава и свойств удобрений. Система удобрений создается с учетом круговорота веществ и их баланса в земледелии. Баланс питательных веществ учитывает поступление их в почву с удобрениями, суммарный расход на формирование урожаев и непродуктивные потери в почве. Необходимое условие функционирования системы удобрений - это предотвращение загрязнения окружающей среды вносимыми в почву химическими соединениями.

Удобрения подразделяют на минеральные и органические, промышленные (азотные, калийные, фосфорные, микроудобрения, бактериальные) и местные (навоз, торф, зола), простые (содержат один элемент питания - азотные, калийные, борные) и комплексные (содержат два или более питательных элементов). Среди комплексных удобрений выделяют сложные и комбинированные. Сложные удобрения в составе одного химического соединения содержат два или три питательных элемента, например, калийная селитра (KNO3), аммофос (NH4H2PO4) и другие. Одна гранула комбинированных удобрений включает два или три основных элемента питания в виде различных химических соединений, например, нитроаммофоска.

До посева вносят 2/3 общей нормы удобрений. Они должны обеспечить растение на весь период развития элементами питания и повысить плодородие почвы. Припосевное удобрение в виде хорошо растворимых соединений вносят малыми дозами одновременно с посевом или посадкой растений для обеспечения минерального питания молодых растений. Послепосевные внекорневые подкормки, основанные на способности листьев поглощать минеральные соли в растворе, проводятся для усиления питания растений в наиболее важные периоды их развития.

Высшие растения являются крайне автотрофными организмами и для нормального роста и развития не требуют органических веществ. В многочисленных опытах доказаны равноценность или даже преимущества действия минеральных удобрений. Однако, признавая положительную роль гумуса в плодородии почвы, следует подчеркнуть, что увеличить или сохранить на оптимальном уровне имеющиеся запасы органического вещества можно только при совместном использовании органических и минеральных удобрений. Эффективность навоза и минеральных удобрений связана с биологическими особенностями культур. Как правило, действие минеральных удобрений бывает более высоким на зерновых культурах, а навоза -- на плодовых и многолетних травах.

Влияние гумуса на использование растениями питательных веществ, как содержащихся в почве, так и вносимых с удобрениями, приобретает особо важную роль в связи с применением высоких доз удобрений. Внесение большого количества элементов питания, прежде всего высокоподвижных форм азота и калия, может вызвать ряд негативных последствий: избыточное накопление нитратов в растениях и в почвенно-грунтовых водах, открытых водоемах. Только при совместном применении минеральных и органических удобрений, увеличении запасов гумуса в почве можно успешно разрешить возникающие противоречия необходимости увеличения производства сельскохозяйственной продукции и сохранения окружающей среды от загрязнения.

Литература

растение азотный питание удобрение

2. Медведев C.C. Физиология растений - СПб.: Изд-во Санкт-Петербургского университета, 2004.

3. Третьяков Н.Н. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений - М.: Колос, 2000.

Органические и неорганические вещества, содержащие азот, относятся к азотным удобрениям. Их вносят в почву, чтобы повысить урожайность. Азот очень полезен для растений, он является основным элементом их жизни. Это вещество насыщает растения питательными и полезными компонентами, влияет на обмен веществ и рост сельскохозяйственных культур. Азотные удобрения способны стабилизировать фитосанитарное состояние почвы. Но неправильное использование, чрезмерное применение может привести к обратному эффекту.

азотные удобрения

Что относится к азотным удобрениям

  1. Нитратные удобрения. К первой группе относится селитра кальциевая и натриевая.
  2. Удобрения аммонийные. Это хлористый аммоний и аммоний сульфат.
  3. Аммиачно-нитратные или аммонийно-нитратные удобрения. Ярким примером этой комплексной группы является селитра аммиачная.
  4. Амидные удобрения. Главное удобрение этой группы — мочевина.
  5. Жидкие аммиачные удобрения. Сюда относят воду аммиачную.

По состоянию удобрения бывают твердыми и жидкими. В сельском хозяйстве чаще используются удобрения в жидком виде, они являются более экономичными. Основным компонентом жидкой формы является аммиак.


Роль азота в жизнедеятельности растений

Азот в почве есть, чем его больше, тем питательнее грунт. Но в супесчаных и песчаных почвах азота очень мало. Особенность в том, что растения могут получить из почвы не более 1% полезного вещества. Внесение азотных удобрений — единственный способ восполнить недостаток вещества в почве.

  • ускоряют процесс минерализации питательных компонентов, которые внесены в грунт;
  • ускоряют рост растений;
  • активизируют состояние микрофлоры почвы;
  • повышают урожайность;
  • насыщают растение аминокислотами;
  • увеличивают объемные показатели клеток растений.

Недостаток азота сразу отражается на жизнеспособности культуры. Легко определить это по внешнему виду. Листья приобретают желтую окраску, становятся мелкими, быстро отмирают. Молодые побеги совсем перестают расти, прекращается развитие растений, а также замедляется рост. При недостатке азота у плодовых деревьев наблюдается осыпание плодов, плохое ветвление. Покраснение коры у косточковых деревьев тоже означает нехватку азота.

Азотное голодание могут спровоцировать: чрезмерное задернение, слишком кислые почвы. Избыток азота тоже может навредить. Об избытке могут рассказать крупные листья слишком темного окраса, замедление процессов цветения и плодоношения. При выращивании суккулентных растений избыток азота может привести к гибели растения из-за истончения кожицы.

Виды азотных удобрений

Азотные удобрения — достаточно обширная группа удобрений, о которой можно рассказывать очень долго. Рассмотрим основные виды азотных удобрений, их значение и применение в растениеводстве.


Сульфат аммония

Сульфат аммония содержит около 20% азота. Вещество можно использовать в качестве удобрения осенью без опасений, что оно будет вымыто грунтовыми водами. Благодаря катионному содержанию азота удобрение хорошо закрепляется в почве. Сульфат аммония дает отличные результаты при использовании для подкормок и основного внесения.

Поскольку азотное удобрение оказывает подкисляющее действие на почву, необходимо при внесении добавлять на 1 кг сульфата аммония 1,15 кг вещества, которое будет нейтрализовать его. Это может быть известь, доломит или мел. Как показывают исследования, при использовании для подкормки картофеля сульфат аммония дает прекрасный эффект. Сульфат аммония отлично хранится, не слеживается. Важно знать, что при смешивании сульфата аммония и щелочных удобрений (гашеной извести, золы) происходит потеря азота.

Аммиачная селитра

Аммиачная селитра выпускается в виде белых гранул. В составе селитры около 35% азота. Применяется в качестве удобрения и подкормок. Эффективно это удобрение там, где присутствует большая концентрация почвенного раствора, на плохо увлажненных участках. Если участок сильно увлажнен, применять селитру малоэффективно, она быстро вымоется грунтовыми водами.

Действие аммиачной селитры: наращивание лиственной и стволовой массы, повышение кислотности почвы. При использовании обязательно добавлять нейтрализатор. На 1 кг удобрения — 0,7 кг мела или доломита. Можно приобрести готовую смесь, а не чистую селитру. Удобрения нужно вносить в почву при перекопке. Используют аммиачную селитру и при высадке рассады в качестве подкормки.


Калийная селитра

Нитрат калия (калийная селитра) — удобрение, выпускаемое в виде кристаллов или белого порошка. Она используется для подкормки растений, которые не переносят хлор. Относится к азотно калийным удобрениям, поскольку содержит 13% азота и 44% калия. Эффективно использовать после образования завязей и цветения.

Влияние азотного удобрения на растения: ускоряется рост культуры, повышается сила корней, улучшается поглощение питательных элементов из грунта, улучшается дыхание клеток. Высокая гигроскопичность калийной селитры позволяет легко растворять ее в воде. Правильное применение калийного удобрения способствует улучшению качества урожая, активизации иммунитета растений, увеличению срока хранения плодов.

Наиболее часто используют для подкормки томатов, моркови, клубники, голубики, малины, винограда и табака. Нерационально использовать для питания растений: редьки, капусты и садовой зелени. Картофель предпочитает азотно фосфорные удобрения, поэтому нитрат калия для его подкормки не используется.

Кальциевая селитра

Нитрат кальция, или кальциевая селитра, удобрение в виде кристаллической соли или гранул. Оно хорошо растворяется в воде. Относится к нитратам, но при правильном использовании не может навредить. Количество азота — 13%, кальция — 19%. Эффективно применять на дерново-подзолистых почвах, не повышая их кислотность.

При применении этого удобрения азот усваивается растением полностью. Лучше выбирать гранулированную кальциевую селитру, ее удобнее вносить. К преимуществам нитрата кальция относят: укрепление корневой системы, ускорение прорастания семян, повышение зимостойкости, сопротивляемости болезням, улучшение вкусовых качеств.

Натриевая селитра

Натрий азотнокислый, или нитрат натрия, это натриевая селитра. В продажу поступает в виде твердых белых кристаллов, растворимых в воде. Азота в этой селитре 16%. Активно применяется это удобрение на почве под свеклу, картофель, цветочные, плодово-ягодные и овощные культуры ранней весной. Это щелочное удобрение, поэтому эффективно на кислых почвах. Не рекомендуется вносить осенью из-за риска вымывания азота. В качестве подкормки вносится при посадке или посеве.

Важно! Не нужно смешивать суперфосфат и натриевую селитру. Нитрат натрия не рекомендуется использовать на солонцах из-за перенасыщения почвы натрием.

Мочевина

Карбамид, или мочевина. Удобрение в виде кристаллических гранул. Основной элемент — азот до 47%. К преимуществам относят то, что азот легко растворяется в воде, и полезные вещества остаются в верхнем слое почвы. Успешно применяется в вегетационный период, подходит для любого грунта. Как основную подкормку используют перед посевом, закладывая кристаллы в грунт. Во время посева можно использовать вместе с калийным удобрением.

Вечером или утром проводят внекорневую подкормку с помощью пульверизатора. 5% раствор мочевины не обжигает листья, действует мягко. Им можно обрабатывать плодово-ягодные растения, корнеплоды, овощи, цветущие культуры. Из минусов мочевины следует отметить наличие в ней вредного вещества биурета. Чтобы он успел раствориться, мочевину вносят в почву за две недели до предполагаемой высадки растений.

Жидкие азотные удобрения

  • Жидкий аммиак.
  • Аммиачная вода.
  • Аммиакаты.
  • Карбамидо-аммиачная смесь.


Жидкий аммиак — концентрированное удобрение, в нем содержится 82% азота. Жидкость бесцветная, летучая, имеет резкий запах нашатыря. Подкормка производится с помощью специальных закрытых машин, чтобы заложить удобрение в почву на глубину 15-18 см. Хранится удобрение в толстостенных канистрах спецназначения.

Водный аммиак выпускается с 20% содержанием азота. Есть 16% аммиачная вода. Раствор летуч, перевозится, хранится, вносится в почву с помощью специального оборудования.

Аммиакаты по действию на растения приравниваются к твердым азотным удобрениям. Их получают путем растворения азотных удобрений в аммиачной воде (аммиачная селитра). Применяется реже, чем другие виды азотных удобрений из-за неудобства использования. Хранятся аммиакаты и перевозятся в алюминиевых герметичных цистернах.

Карбамидо-аммиачная смесь активно используется в садоводстве. Преимущества этого удобрения перед азотными удобрениями других видов в том, что содержание свободного аммиака в них небольшое, что исключает потерю азота при перевозке и внесении в почву. Отпадает необходимость в применении спецтехники и создании хранилищ.

Все жидкие удобрения лучше усваиваются растениями, равномерно распределяются в почве, имеют более длительный срок действия. Хорошо сочетаются с органическими удобрениями, типа навоза, древесного угля, опилок, золы. Важно помнить, что в качестве опрыскивания эти удобрения не подходят, аммиак сожжет листья.

Органические азотные удобрения

  • Навоз — до 1%.
  • Птичий помет — до 1,25%, голубиный или утиный помет содержат больше азота, но они токсичны.
  • Компост на торфяной основе — 1,5%.
  • Компост бытового мусора — 1,5%.
  • Зеленая масса (донник, люпин, клевер) — до 0,7%.
  • Зеленая листва — до 1,2%.
  • Озерный ил — до 2,5%.

Использование только органических удобрений неэффективно. Это может подкислить почву, ухудшить ее качество. Лучше использовать комплекс минеральных и органических удобрений, содержащих азот.

1. Влияние азотных удобрений на прорастание семян

Индивидуальный итоговый проект
Влияние азотных удобрений на
прорастание семян
Радченко Андрей Николаевич,
класс 9 с
Руководитель: Неверова Елена
Александровна
14 мая 2020г

Актуальность:
• Ранней весной азотные удобрения
используют для подкормки растений,
чтобы ускорить их рост. Многие люди
могут сделать вывод о том, что азотные
удобрения также могут способствовать
прорастанию семян.

3. Цель:

Задачи:
• Выяснить как азотные
удобрения влияют на
прорастание семян.
• Проанализировать
литературные
источники, содержащие
информацию об
азотных удобрениях.
• Приготовить растворы
аммиачной селитры
разной концентрации и
поместить в них семена.
• Сравнить результаты и
сделать вывод.

4. Гипотеза:

Рост любого растения начинается с
прорастания семени. На прорастание семян
влияют многие внешние факторы, такие как
свет, влага, кислород и тепло. Чтобы семя
проросло недостаточно наличия только
одного из этих факторов, а необходимо их
сочетание, когда для растения создаются
оптимальные условия.

Аммиачная селитра или нитрат аммония химическое соединение NH4NO3, которое
вносят в почву в качестве удобрения для
обеспечения лучших условий развития
молодых растений. Азот, содержащийся в
этом удобрении, способствует их росту.
А будет ли азотные удобрения также
благотворно влиять на прорастание семян?

Для проверки гипотезы мы взяли семена
кресс-салата и кориандра.
Приготовили растворы аммиачной селитры
разной концентрации и поместили в них
семена.
В течение 5 дней наблюдали процесс
прорастания семян

8. Прорастание семян кресс-салата

12. Кресс-салат

Концентрация Кол-во Кол-во
раствора
семян проросших
семян в 1-ый
день
Кол-во
проросших
семян на 2-3
день
Кол-во
проросших
семян на 4-ый
день
Кол-во
проросших
семян на 5-ый
день
0%
(Вода)
15
0
13
15
15
1%
15
0
3
5
6
10%
15
0
0
0
0
20%
15
0
0
0
0

• Из таблицы мы видим, что увеличение
концентрации азотного удобрения
отрицательно влияет на прорастание семян
кресс-салата. С увеличением концентрации
азота всхожесть семян ухудшается.

14. Прорастание семян кориандра

18. Кориандр

Концентрация
раствора
аммиачной
селитры
Кол-во Кол-во
семян семян
проросших
в 1-ый
день
Кол-во
семян
проросши
х на 2-3
день
Кол-во
семян
проросших
на 4-ый
день
Кол-во
семян
проросших
на 5-ый
день
0%
(Вода)
15
0
1
5
10
1% раствор
15
0
0
0
0
10% раствор
15
0
0
0
0
20% раствор
15
0
0
0
0

• Опыт с проращиванием семян кориандра
показал, что наличие азотного удобрения в
воде, даже в минимальной концентрации
сделало семена невсхожими.

20. Выводы:

• Несмотря на то, что азотные удобрения
ускоряют рост растений, они оказывают
отрицательное воздействие на семена.
Уменьшается всхожесть семян, а большая
концентрация азотных удобрений делает
семена невсхожими.

Читайте также: