ЧЕМ ОПАСНЫ НИТРАТЫ

Страница 7

11. Нитраты как источник азотного питания растений

Природный цикл азота, имеющий глобальный харак­тер, включает образование, транспорт и аккумуляцию нитратов в различных компонентах биосферы, среди ко­торых одно из главных мест принадлежит растительно­му организму.

Основы учения об азотном питании растении были разработаны Д. Н. Прянишниковым (1945) и в дальней­шем развиты его учениками. Было показано, что аммо­нийная (NH+) и нитратная (NO) формы азота равно­ценны, но их соотношение может быть обусловлено ви­довой спецификой выращиваемой культуры, а также факторами окружающей среды. Так, на фоне калия рас­тения лучше используют нитраты, на фоне кальция — аммоний, нитраты лучше усваиваются в кислой среде, тогда как аммоний — в щелочной. Но поскольку и амидная и аммонийная формы азота в почве подверга­ются нитрификации, переходя в нитратную в течение 10—15 дней, то все-таки преобладающей формой мине­рального азота, поступающей в растения, являются нитраты. Надо отметить, что имеется определенная специ­фика в поведении различных форм азотных удобрении в почве и отзывчивости на них растений.

Запасы и доступность азота в почве зависят от ско­рости и направленности осуществляемых микроорганиз­мами процессов превращения азотистых соединений. Потребность культур в азоте зависит от биологических особенностей видов и сортов растений, уровня их потен­циальной продуктивности, которые, в свою очередь, сопряжены с влиянием экологических факторов. При уро­жайности пшеницы и ячменя в пределах 50 ц/га при­мерная потребность растений в азоте составляет 150 и 130 кг/га. Урожай картофеля и сахарной свеклы в 400 и 500 ц/га растения требует в течение вегетации 200 и 250 кг/га азота, а кукуруза и травы при урожае зеле­ной массы в 600 ц/га потребляют 200 и 300 кг/га азота. Максимальный урожай капусты белокочанной, шпината и салата формируется при потреблении 250—350, 200— 250 и 100 кг/га азота соответственно. Однако большин­ство почв не в состоянии обеспечить полностью потреб­ности культур в азоте, поскольку скорость и величина образования минерального азота в почве не совпадают с режимом азотного питания растений. Поэтому получе­ние устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур в различных почвенно-климатических зонах обеспечива­ется лишь дополнительным внесением азота в виде ми­неральных или органических удобрений. Среднестати­стическая прибавка урожая зерна от 1 кг азота мине­ральных удобрений составляет обычно 8—15 кг, корне­плодов сахарной свеклы — 40—60 кг, клубней карто­феля — 50—60 кг, сухой массы кормовых трав — 15— 20 кг.

Размеры использования азота удобрений варьируют в широких пределах от 20 до 85% от внесенного коли­чества, составляя в полевых условиях в сред­нем 30—50%. Размеры потребления азота растениями зависят от биологических особенностей вида и сорта, гидротермического режима, водно-физических и агрохи­мических свойств почвы, технологических операций, про­водимых в ходе возделывания культур.

Исследования показали, что овощные и кормовые культуры используют от 35 до 50% азота удобрений.

При этом в общей потребности азота основное количе­ство (60—62%) занимает азот почвы. Применение азот­ных удобрении в оптимальных для каждого вида расте­ний дозах способствует дополнительному накоплению азота почвы в урожае по сравнению с безазотным фо­ном (экстра-азот) за счет прямого минерализующего действия азотных удобрений на азотсодержащие орга­нические соединения почвы и стимулирующего влияния на рост и развитие растении. Этот факт требует обяза­тельного учета при применении азотных удобрении под овощные и кормовые культуры с высокой потенциаль­ной способностью к накоплению нитратов. Процесс усвоения азота растениями имеет экологическое значение, поскольку в ходе онтогенеза корневая система растений поглощает нитраты, которые в противном случае легко вымываются из почвы, что ведет к загрязнению природ­ных вод. Своеобразная роль растений как биогеохими­ческого барьера при миграции нитратов проявляется а способности к их накоплению в определенных почвен­ных условиях и режимах минерального питания.

В основных овощных и кормовых культурах в виде нитратов накапливается значительное количество азота, которое достигает 38—43 кг/га N—NO-, а в некоторых случаях 47 кг/га. При учете количества нитратов, содер­жащегося в побочной продукции, общий вынос N—NO- такими культурами, как редис, столовая и кормовая свекла, увеличивается в 1,2—1.5 раза. Размеры потерь азота с внутрипочвенным стоком в различных почвенно-экологических зонах могут достигать 60 кг/га. Следовательно, в продукции овощных и кормовых куль­тур может накапливаться почти эквивалентное количе­ство нитратного азота, теряемого из почвы в результа­те вымывания. Поскольку рассматриваемые типы почв характеризуются промывным или периодически промыв­ным водным режимом, то накопленный в урожае расте­ний азот нитратов мог бы быть потерян из системы «почва—растение».

Значение аккумуляции нитратного азота в предот­вращении возможного вымывания нитратов из почвы особенно возрастает при применении азотных удобре­нии. Если на неудобренном фоне в основной продукции культур накапливается в среднем 0,4—1,4 кг/га N—NO-, количество которого может варьировать от 0,05 до 17,7 кг/га, то внесение азотных удобрений увели­чивает степень аккумуляции N—NO- в урожае в 2—10 раз. Размеры аккумуляции нитратов достигают наи­большей величины при применении высоких доз азот­ных удобрении, использование которых не обеспечивает пропорционального роста урожая культур. При возник­новении подобной стимуляции аккумуляция азота нит­ратов растениями является своего рода природным ме­ханизмом устранения избыточной концентрации нитра­тов в корнеобитаемом слое почвы.

В зависимости от вида культуры, хозяйственного предназначения урожая, системы ведения хозяйства, характера используемой агротехники и других факто­ров определенная часть поглощенного азота поступает обратно в почву с корневыми выделениями, в ходе вымывания минеральных форм из вегетативных органов, с корневыми и пожнивными остатками, побочной про­дукцией при ее запашке в почву. Вследствие этого азот­содержащие соединения, аккумулированные растениями, могут быть источником нитратов в почве в послевегетационный период. В более широком плане возврат в поч­ву усвоенного растениями азота происходит за счет вне­сения навоза и экскрементов животных, однако в этом случае возможно перераспределение азота в пределах территории хозяйства или региона.

Конкретная система применения азотных удобрений должна соответствовать почвенно-экологическим условиям, специализации севооборота, чередованию культур, биологическим их особенностям.

12. Нитраты в растениях

Среди многих причин, обусловливающих накопление нитратов в растении, следует выделить следующие; ви­довая и сортовая специфика накопления нитратов; ус­ловия минерального питания, почвенно-экологические факторы. Зачастую факторы, способствующие накопле­нию нитратов, воздействуют в комплексе, что осложня­ет прогнозирование уровня нитратов в продукции.

Видовые различия растений по накоплению нитратов зачастую обусловлены локализацией нитратов в отдель­ных органах растений. Выяснение особенностей локали­зации нитратов в разных органах и тканях представля­ется важным как для понимания механизмов перерас­пределения и запасания нитратов в ходе онтогенеза, так и диагностики качества продукции овощных и кормовых культур.

Распределение нитратов в растениях

Знание особенностей распределения нитратов в то­варной части урожая продукции представляет особый интерес для потребителя, так как позволяет рациональ­но использовать продукцию как на переработку (варка, приготовление соков, квашение, соление, консервирова­ние), так и в пищу в свежем виде. Это, в свою очередь, обеспечивает снижение количества нитратов, поступаю­щих в организм человека.