Амонійний та нітратний азот

Механізм засвоєння азоту рослинами: нітратний та амонійний

Азот є одним з найважливіших поживних елементів для рослин. Він входить до складу білків, ферментів, амінокислот, нуклеїнових кислот і хлорофілу, тому безпосередньо визначає інтенсивність росту, розвиток та формування вегетативної маси й врожаю. Оптимальне азотне живлення забезпечує активний фотосинтез та високу продуктивність культур, тоді як його нестача призводить до пригнічення росту, пожовтіння листків і зниження врожайності.

Звідки береться азот у ґрунті?

Азот у ґрунті зазвичай існує у вигляді органічних та мінеральних сполук. Лише 1-2% азоту існує в мінеральних формах (NO₃⁻ та NH₄⁺), які можуть безпосередньо поглинатися рослинами.

Основні процеси утворення доступного азоту включають:

• Мінералізація — процес розщеплення органічних сполук на амоній.
• Нітрифікація — процес, за допомогою якого ґрунтові бактерії (такі як Nitrosomonas та Nitrobacter) перетворюють амоній на нітрат.

На ці процеси перетворення впливають температура ґрунту, вологість та аерація; тому доступність та поглинання NO₃⁻ та NH₄⁺ змінюється залежно від умов навколишнього середовища.

Нітратний механізм поглинання

Нітрат (NO₃⁻) – це основна форма азоту, що поглинається рослинами в добре аерованих ґрунтах. Він розчиняється в ґрунтовому розчині та транспортується до коренів потоком води. Рослини по суті «витягують» його, використовуючи потік води, що переноситься їхнім корінням.

Нітратна форма NO₃⁻ поглинається через специфічні транспортні білки (NRT) у клітинах коренів. Ці білки регулюють інтенсивність поглинання залежно від умов навколишнього середовища та доступності нітратного азоту. Така форма азоту має високу мобільність у ґрунті, оскільки, як аніон, він не міцно зв’язується з частинками ґрунту. 

Рослинам важко регулювати кількість NO₃⁻, яку вони поглинають – якщо концентрація занадто висока, він потраплятиме до коріння з потоком води у великій кількості. Після поглинання корінням нітрат не відразу бере участь у метаболізмі. Він відновлюється до амонію в рослині, а потім іони амонійного азоту (NH₄⁺) беруть участь у синтезі білка.

Механізм поглинання амонію

Амоній (NH₄⁺) утворюється під час мінералізації органічного азоту або як продукт гідролізу добрив які містять амідний азот. Амонійна форма зв’язується з ґрунтовими колоїдами, що містять гумус і глину, шляхом іонного обміну, але деяка кількість амонійного азоту залишається в ґрунтовому розчині. 

Рослини поглинають амонійний азот через інші транспортні білки (AMT) у кореневих клітинах. На відміну від нітратного, амонійний азот не надходить у рослину разом із потоком води, а проникає в клітини безпосередньо через мембрани, рухаючись від місця з вищою концентрацією до нижчої.

Надлишок амонійного NH₄⁺ азоту може викликати токсичність, що пов’язане з порушенням pH усередині клітини та ризосфери ґрунту, а також із зниженням засвоєння інших катіонів (наприклад, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺).

Практичні аспекти та рекомендації щодо використання азотних добрив

Ефективність азотного живлення залежить від правильного вибору форми добрив і умов їх застосування. Нітратний азот швидко засвоюється рослинами, але є рухомим у ґрунті й може вимиватися за надмірних опадів. Амонійна форма краще утримується ґрунтом, проте потребує точного дозування так як часто заставляє кореневу систему розвиватись близько до поверхні ґрунту, що обмежує поглинання води та інших елементів, коли ґрунт підсушується. 

Найкращі результати забезпечує поєднання нітратної та амонійної форм азоту, що дозволяє рослинам отримувати як швидко-доступний, так і більш стабільний азот. Оптимальне співвідношення форм слід підбирати з урахуванням культури, типу ґрунту та клімату.

Отже, оптимальне азотне живлення рослин ґрунтується на розумінні та використанні переваг обох доступних форм азоту – нітратної (NO₃⁻) та амонійної (NH₄⁺). Нітратний азот забезпечує швидке засвоєння, але схильний до вимивання. Амонійний краще утримується в ґрунті, але вимагає обережного дозування. Ключем до ефективності є не вибір однієї форми, а їх збалансоване поєднання з урахуванням типу ґрунту, кліматичних умов та потреби конкретної культури. Це дозволяє забезпечити рослини доступним азотом як негайно, так і протягом тривалого часу, мінімізуючи втрати та ризики токсичності. Таким чином, раціональне управління азотним живленням – це контроль форми, дози та умов внесення добрив для максимального врожаю та мінімального впливу на навколишнє середовище.