Азот (N)

[Когда квант света возбуждает молекулу хлорофилла, один из электродов переходит на более высокий энергетический уровень, затем передает молекуле-акцептору, запуская поток электронов, и за долю секунды возвращается в исходное энергетическое состояние. Вся жизнь на нашей планете, за немногими исключениями, зависит от энергии, на мгновение приобретаемой электроном. Процесс, в котором часть этой энергии, отдаваемая им при возвращении на первоначальный энергетический уровень, превращается в химическую энергию, которую могут использовать живые организмы, называются фотосинтезом.]
Современная ботаника. Питер Рейв.

Функции Азота

Азот был открыт французским химиком Лавуазье во второй половине 18 века. Он входит в состав всех простых и сложных белков, составляя 16-18% их массы. А белки являются главной составной частью протоплазмы и ядра растительных клеток. Азот входит в состав нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) . Азот входит в состав ряда таких жизненно важных для растений органических соединений, как хлорофил, ферменты, фосфатиды, гормоны и большинство витаминов. При недостаточном снабжение растений азотом образование ферментов замедляется, что ведет к ослаблению процессов биосинтеза, обмена всех групп химических соединений и в конечном счете неизбежно к снижению урожая. Регулируя азотное питание растений, можно в значительной мере корректировать уровень урожая. Максимальный урожай можно получить только при достаточной обеспеченности растений всеми необходимыми условиями для их роста, азот является ведущим фактором повышения урожая. При хорошем азотном питание растений повышается синтез белковых веществ. Растения образуют мощные стебли и листья, имеют интенсивно зеленую окраску.

Симптомы дефицита Азота

Дефицит Азота проявляется осветлением листьев растения. Так как азот достаточно подвижный элемент, то первые симптомы дефицита азота появляются сразу на старых листьях, которые становятся светло-зеленого цвета. Когда дефицит усиливается, листья желтеют и отмирают. При недостатке азота рост растений сильно ухудшается. В первую очередь дефицит азота сказывается на развитии вегетативной массы: листья бывают мелкими, светло-зеленая окраска, прежде временно желтеют, стебли становятся тонкими и слабо ветвятся. Ухудшается формирование репродуктивных органов. Урожай резко снижается.
Симптомы дефицита Азота быстро развиваются, но могут так же быстро и корректироваться, добавлением нужной формы N, регулировкой концентрации. Тяжелые последствия может нанести длительная нехватка N в период активного роста.

Симптомы отравления Азотом

Избыток азота так же опасен, как и дефицит.

Избыток азота сопровождается усиленным ростом: растения пышные с темно-зеленой листвой. Такие листья больше подвержены болезням и атакам насекомых и очень чувствительны к изменениям окружающей среды. Излишки азота не только увеличивают время вегетации и отдаляют цветения, но и снижают качество урожая. Нельзя повлиять на качество урожая элементами фосфора и бора пока азот в избытке.
Азот строитель и подданный вовремя служит для строительства клеток роста, если же давать азот при отсутствии роста, тогда в клетках растения образуется больше щавелевой кислоты и возрастает необходимость в кальции для ее нейтрализации. Избыток азота наносит больше ущерба растению, чем дефицит. При избытке азота формируются широкие сочные листья от темно зеленого до голубовато зеленого цвета, увеличивается масса растения. Слишком обильное азотное питание в период образования корня и накопления в нем сахара нежелательно, так как стимулирует рост ботвы в ущерб росту корня. Содержание азота в растения может существенно изменятся в зависимости от их возраста, почвено-климатических условий, обеспеченности питательными элементами. В молодом возрасте вегетативные органы наиболее богаты азотом. По мере их старения азотистые вещества передвигаются во вновь появляющиеся листья и побеги. При созревание растения наблюдается все более выраженное передвижение азота в репродуктивные органы, где они и накапливаются в виде запасных белков.

Формы Азота

Существуют две формы азота: NO3- (нитратный) и NH4+(аммонийный)

Все формы азота в растении превращаются в аммиачные соединения, которые, вступая в реакцию с органическими кислотами, образуют аминокислоты и амиды — аспарагин и глютамин. Еще в начале XX века Д. Н. Прянишников показал, что азотнокислый аммоний не нейтральная (как можно было ожидать, если бы обе ее части поглощались растениями в равном количестве), а физиологически кислая соль. Эта физиологическая кислотность выявилась потом со всей определенностью и в полевых опытах. Ее можно объяснить главным образом более энергичным усвоением растениями аммиака, нежели нитратов. Дальнейшие исследования Дмитрия Николаевича Прянишникова привели его к заключению, что вообще в растении синтез органических азотистых веществ возможен только за счет аммиака. Если же в растительные клетки поступают нитраты, то они непременно должны восстановиться до аммиака, на что потребуется дополнительная затрата энергии. Выходило, следовательно, что аммиак не только доступен сельскохозяйственным культурам, но и что для них он является более экономичным источником азота, чем нитраты. Ведь аммонийный азот метаболизируется (усваивается) в корнях, где он вступает в реакцию с сахарами. Эти сахара должны быть доставлены в корни из листьев, т.е. они должны транспортироваться вниз от листьев к корням, чтобы «встретиться» с аммонийным азотом. Нитратный азот, в отличии от аммонийного, транспортируются в листья, где он преобразовываются в аммоний, а уже затем вступает в реакцию с сахарами.

Формы азота и их влияние на PH.

Схематически процесс поступления элементов питания в корневую систему растений выглядит следующим образом. К внешней поверхности цитоплазматической мембраны корневых волосков и наружных клеток молодых корешков ионы минеральных солей передвигаются из почвенного раствора с током воды и за счет процесса диффузии (смешивания). Клеточные оболочки имеют довольно крупные поры или каналы и легкопроницаемы для ионов. Более того, целлюлозно-пектиновые стенки обладают высокой сорбирующей (поглощающей) способностью. Поэтому в пространстве каналов клеточных оболочек и межклетников не только свободно передвигаются, но и концентрируются ионы из почвенного раствора. Здесь создается как бы своеобразный фонд ионов минеральных солей для последующего поступления внутрь клетки. Первым этапом поступления является поглощение (адсорбция) ионов на наружной поверхности цитоплазматической мембраны. Она состоит из двух слоев фосфолипидов, между которыми встроены молекулы белков. Благодаря мозаичной структуре отдельные участки цитоплазматической мембраны имеют отрицательные и положительные заряды, за счет которых может происходить одновременно адсорбция необходимых растению катионов и анионов из наружной среды в обмен на другие ионы. Обменным фондом катионов и анионов у растений могут являться ионы H+ и OH-, а также H+ и HCO3- , образующиеся при гидролизе кислот и при диссоциации (растворении) угольной кислоты, выделяемой при дыхании. Адсорбция (увеличение концентрации) ионов на поверхности цитоплазматической мембраны носит обменный характер и не требует затраты энергии. Различные элементы питания в неодинаковой степени используются в процессах внутриклеточного обмена в растении для синтеза органических веществ и построения новых органов и тканей. Этим определяется неравномерность поступления отдельных ионов в корни, избирательное поглощение их растениями. Больше поступает в растение из почвы тех ионов, которые более необходимы для синтеза органических веществ, для построения новых клеток, тканей и органов. Если в растворе присутствует NH4Cl, то растения будут интенсивнее и в больших количествах поглощать (в обмен на ионы водорода) катионы NH4+ поскольку они используются для синтеза аминокислот, а затем и белков в то же время ионы Cl- необходимы растению в небольшом количестве, и поэтому поглощение их будет ограниченным В почвенном растворе в этом случае будут накапливайся ионы H+ и Cl- (соляная кислота), произойдет ею подкисление. Если в растворе содержится NaNO3, то растение будет в больших количествах и быстрее поглощать анионы NO3-, в обмен на анионы HCO3- В растворе будут накапливаться ионы Na+ и НСO3- (Na НСO3), произойдет его подщелачивание. Поглощение элементов питания свободным пространством корня в меньшей степени может осуществляться не только обменно на Н+ и НСО3-, но и на ионы органических и минеральных соединений выделяемых корнем, так же с соблюдением ионного баланса.

Из этого следует, что поглощение нитратов увеличивает рН вокруг корней, в то время как поглощение аммония уменьшает ее.

Это явление особенно важно в гидропонике, где корни могут легко повлиять на рН среды, поскольку их объем относительно велик по сравнению с объемом питательной среды. Для предотвращения скачков рН раствора и нужно правильное соотношение аммония к нитратам, которое зависит от сорта, температуры и стадии роста.

Следует отметить, что при определенных условиях, рН «реагирует» не так, как ожидалось в связи с нитрификацией. Нитрификация — микробиологический процесс окисления аммиака до азотистой кислоты или её самой далее до азотной кислоты, что связано с получением энергии. Нитрификация очень быстрый процесс, и добавка аммония может быть быстро преобразована и поглощена в виде нитратов, тем самым увеличивая рН в корневой зоне, а не уменьшая его, этот эффект практически ничтожен при малых объемах субстрата.

Влияние Азота на поглощение других элементов

Аммонийный Азот легче поглощается при повышенном содержании в растворе магния, кальция и калия. Аммоний - катион (положительно заряженный ион), поэтому он конкурирует с другими катионами (калия, кальция, магния) в поглощении корнями. Слишком высокое содержание аммония может привести к дефициту кальция и магния. Поглощение калия меньше зависит от «конкуренции» с Аммонийным Азотом.

Для питания растения нитратным Азотом важное значение играет достаточное наличие молибдена и фосфора. Дефицит молибдена замедляет восстановление нитратов, снижается ассимиляция нитратного азота.

Соотношение нитратного и аммонийного азота

Так как соотношение аммония / нитратов может изменить рН вокруг корней, то изменение pH может повлиять на растворимость и доступность других питательных веществ.

При составлении питательного раствора необходимо учитывать не только концентрацию раствора и соотношение в нем питательных веществ, но также и то обстоятельство, что отдельные катионы и анионы поглощаются неравномерно, что приводит к сдвигам кислотности раствора. Это явление можно легче всего иллюстрировать на примере нитратных и аммонийных солей





Как видно из этих двух таблиц поглощение растением аммонийного и нитратного азота различается. Если основным источником Азота будет NH4+, то это может быть токсично для растения. Однако, некоторое количество NH4+ желательно, так как наличие NH4+ в питательном растворе стимулирует поглощение NO3-.

Оптимальным же является соотношение:
По Горшкову: 75% NO3- и 25% NH4+.
По Бентону: 90% NO3- и 10% NH4+.

Т.е. 10% NH4+ в растворе уже достаточно для стимуляции поглощения NO3-, а более высокий процент (до 25% от общего) необходим для постоянно аэрируемых растворов, чтобы получить то же стимулирующее действие на NO3-. Метаболизм аммония требует гораздо больше кислорода, чем метаболизм нитратов.
Соотношение Азотов зависит от вида растений, стадии роста растений, температуры питательного раствора, рН в корневой зоне и других факторов.

Соотношение азотов в зависимости от стадии роста

Очень спорно, но такие иследования проводились в агрохозяйствах и это "Учебник для высших сельскохозяйственных учебных заведений":
[Конопля в первый месяц очень интенсивно поглощает азот и калий. Поступление азота полностью завершается через 3, а калия — через 5 недель после появления всходов, тогда как интенсивное поглощение фосфора продолжается почти до конца вегетации.
Агрохимия - 2-е изд., перераб. и доп. под ред. Смирнов П.М., Муравин Э.А]

При подборе соотношения нитратного и аммиачного азотов, следует учитывать стадию роста растения.

Когда NH4+ присутствует в питательном растворе при образовании цветов и плодов, урожайность снижается. Плоды могут поражаться вершинной гнилью. Поэтому аммонийный азот может быть включен в состав раствора в начале вегетации, но затем должны быть исключен с момента образования цветков и до конца цикла.

Соотношение азотов в зависимости от температуры в прикорневой зоне.

Усвоение аммонийного азота требует гораздо больше кислорода, чем метаболизм нитратного. При более высоких температурах дыхание растения увеличивается, потребляется сахар быстрее, что делает его менее доступным для обмена веществ с аммонием в корнях. В то же время, при высоких температурах, растворимость кислорода в воде уменьшается, что делает его так же менее доступным.

Таким образом, при более высоких температурах целесообразно использование более низкого содержания аммония в растворе.

При более низких температурах питание аммонием является более оптимальным, потому что кислород и сахара более доступны на корневом уровне. Кроме того, поскольку транспорт нитратов в листьях снижен при низких температурах, использование нитрата в растворе приведет к задержке роста растений.

Токсичность аммония и накапливание в субстрате различных форм азота

Ионы NH4+ не слишком подвижны, хорошо адсорбируются анионами, трудно вымываются осадками, и поэтому в почвенном растворе их концентрация значительно выше, чем NO3–. В почвах, богатых глинистыми минералами, содержание азота в форме NH4+ может достигать 2–3 т/га. В верхних слоях почвы фиксированный азот NH4+ составляет 5–6% общего содержания азота в почве, в более глубоких слоях, где выше содержание глинистых частиц, – до 20% и более.

Анионы NO3–, напротив, подвижны, плохо фиксируются в почве, легко вымываются почвенными водами в более глубокие слои и водоемы. Содержание нитратов в почве особенно возрастает весной, когда создаются условия, благоприятствующие деятельности нитрифицирующих бактерий. Количество азота NO3– в почвенном растворе сильно варьируется в зависимости от скорости поглощения нитратов растениями, интенсивности микробиологических процессов и процессов вымывания.

Аммоний может быть токсичными для растений, если он является основным источником Азота в растворе. При отравлении аммонием замедляется рост и развитие, повреждаются стебли и листья, листья становятся чашеобразными. Разрушается сосудистая ткань (NH4+ нарушает работу Ca, который требуется для поддержания целостности клеточной оболочки). Отравление Аммонием может в конечном итоге привести к гибели растения. Если стебель пострадавших растений разрезать чуть выше корневой линии, то хорошо видна разлагающаяся сосудистая ткань. Но, похожие симптомы могут быть и у некоторых болезней, поэтому требуется тщательный анализ, чтобы определить, что вызывает распад, болезнь или отравление NH4+ .
Аммиачный азот обычно не накапливается в растении в больших количествах. Это наблюдается только при недостатке углеводов, в таких условиях растение не может его переработать в безвредные органические вещества — аспарагин и глютамин.

Чрезмерная доза аммиачного азота в питательном растворе и недостаточность освещения, которая снижает интенсивность фотосинтеза, могут привести к повреждению листовой паренхимы из-за скопления аммиака.

Влияние концентрации азота на корни.

Соотношение различных форм азота в питательном растворе влияет на характер роста корня. При увеличивается концентрация нитратного азота – уменьшается количество и длина корневых волосков, что особенно важно при малых объемах субстрата применяемых в гидропонике. Концентрации других основных элементов (P, K, Ca, Mg) не оказывают подобное влияние. Даже изменение концентрации аммонийного азота в питательном растворе не влияет на корневые волоски. Однако, корни, подвергающиеся воздействию высоких концентраций NH4+ в питательных растворах или где основным источником азота является NH4+, будет грубы на вид, с небольшим ветвлением или тонкой структурой.

Концентрация азота в питательном растворе.

Соотношение питательных веществ для составления питательного раствора подбираются по фактическому содержанию солей в золе растений и по скорости поглощения их из раствора в разные периоды жизни растения.
Большинство формул требуют общей концентрации N в питательном растворе в диапазоне от 100 до 200 мг / л (ppm).
Инструкции часто требуют начинать подавать раствор с малых доз (<100 мг / л, ppm), затем увеличивать его к моменту созревания плодов. Это общепринятая практика в случае с плодовыми культурами, когда контроль поступления азота нужен для минимизации чрезмерного вегетативного роста и инициирования развития плодов.

Источники азота.

Источники NO3-: нитрат кальция (Ca(NO3)2•4H2O), нитрат калия (KNO3) и азотная кислота (HNO3), аммиачная селитра (NH4NO3).

Источники NH4+: аммиачная селитра (NH4NO3), сульфат аммония (NH4)2SO4), аммония моно-или кислый фосфат (NH4)2HPO4 или NH4H2PO4.

Мочевина, CO(NH2)2, не рекомендуется в качестве источника азота для гидропонных растворов, так как ее гидролиз производит NH4, который может быть нежелательным катионом в питательном растворе. Молекулы мочевины могут непосредственно поглощаться корнями растений, хотя ее присутствие в растениях может быть не желательно.

Источники:
Чесноков В. А. «Выращивание растений без почвы», 1960.
Прянишников Д.Н. «Популярная агрохимия» , 1965
Агрохимия - 2-е изд., перераб. и доп. под ред. Смирнов П.М., Муравин Э.А.
J. Benton Jones «Hydroponics. A Practical Guide for the Soilless Grower. Second Edition», 2005.

Другие элементы будут?+за труды

В каннапедию! спсб

Такие исследования не проводились, все что написано ниже только мое мнение о различии в потреблении азота при гидропонном способе и выращивании в земле, в чем-то спорное, какое есть, все равно другого нет.

Азот NH4, любимый катион растения, мигом весь сожрет, пш в кислоту, корней много и NO3 покушают. Интересно почему в кислоту. Я думаю так, на примере соли NH4Cl, на ней проще и информативнее, только сначала о ph и электричестве.

Отношение ионов водорода [O+] к гидроксид ионам [HO-] есть ph, больше [O+] раствор кислый, больше [HO-] раствор щелочной. Когда в растворе много и [O+], и [HO-] вода жесткая, когда их мало вода мягкая. Если при добавлении кислоты в раствор она добавляет [H+], то щелочь наоборот добавляет [OH-].

В клетках корней должен поддерживаться электрический баланс, поэтому для каждого положительно заряженного иона, который притягивается, должен быть освобожден положительно заряженный ион [H+], а для анионов растение выделяет или гидроксид-ион [OH-], или бикарбонат [HCO3-] который является отходом от дыхания растения.

Соль NH4Cl образована слабым основанием NH4OH и сильной кислотой HCl. При добавлении соли в воду происходит гидролиз солей. Полная ионная формула гидролиза соли:
(NH4+) + (Cl-) + (H+) + (OH-) = (NH4+ + OH-) + (H+) + (CL-)
т.е. высвобождает один ион водорода уже при добавлении удобрения в воду и раствор на стадии смешивания уходит в кислоту, дальше еще интереснее:
NH4OH -> (NН4)+(HO-)
NH4-> N+4(H+)
4(H+)+(HO-) -> H2O+3(H+)
т.к. ионы водорода растению не нужны и соблюдая электрический баланс, они через мембрану корня уходят обратно в раствор и в итоге в растворе 1+3=4 (четыре!) иона водорода, которые и определяют кислотность раствора. В процессе потребления соли не образовалось ни одного гидроксида-иона, которые могли бы связать катион водорода, зато образовался анион хлора (Cl-) который на фиг не нужен растению и тупо засоляет субстрат.

Хотя аммонийный азот и кушается растение на ура в отличии от нитратного, ионы водорода которые образуются при этом очень кислят раствор и если на искусственных субстратах достаточно поменять раствор и промыть субстрат, на земле конечно все намного сложнее, землю не поменяешь, промыть очень трудно, так что при земельном грове NH4 лить или не стоит, или очень мало и всегда уравновешивая аммонийным азотом, который щелочит раствор, но намного меньше.

Пример на нитрате натрия NaNO3, соль нитрата натрия образованна сильным основанием и сильной кислотой, т.е. она гидролизу не поддается и растению всегда приходится расщеплять соль, я думаю это и объясняет нелюбовь растения к нитратному азоту:
(Na+)+(OH-)+(H+)+(NO3-) -> (Na+)+(NO3-)+H2O, т.к. происходит поглощение ионов водорода гидроксид-ионом:
[H+]+[OH-]=H2O
т.е. ион водорода поглотился гидроксид ионом, и реакция среды стала нейтральной, но ведь не на листе бумаги растим, все намного сложнее и если для аммонийного азота можно расписать на бумаге формулы диссоциации и выделение 4 ионов водорода, то нитратным все сложнее. Поглощая один анион NO3 растение соблюдая электрический баланс выбрасывает из себя один гидроанион HCO3, который и щелочит раствор, против четырех у аммонийного азота и описать этот процесс формулами химии я не могу, да и никто не может.

Как видно соотношение аммонийного к нитратному должно быть как 1 к 4, тогда ионы будет компенсироваться и ph удержится на уровне, правда вода будет повышать жесткость, но эт мелочи. Думаю на пониженном ph усвояемость нитратного азота будет повышаться.

Как видно кушает азот растение в основном нитратный который не поддается гидролизу, т.е. растению что бы усвоить нитратный азот необходимо приложить значительные усилия и время для его усвоения. Азот не любит спешки, когда раствор в котором преобладает нитратный азот подается растению со слабой корневой на незначительное время, корми просто не успевают расщепить соль и усвояемость азота при гидропонном способе выращивания на веге ниже чем при выращивании на земле. Конечно, когда корневая вырастит, усвояемость азота вырастит тоже. В земле корни сами ищут азот, сами выбирают какой азот кушать и сколько времени затрать на еду, я думаю этим и объясняется быстрый рост растения в земле с внесенными минеральными удобрениями.

Бразы - сори если флуд!

Но только Боги Магистратур смогут понять это все выше))

seriywolk777, во во..даже не читал,понту фсё равно не будет..табл. sukhebator, более понятен..где коровка на какурила,а оно в землю ушло,а потом из земли МЖ вышла

seriywolk777, спасибо, бро, что поднял эту тему. Это прямое попадание как ответ на мой сегодняшний вопрос - viewtopic.php?f=56&t=104173 .

Думал обойтись в удобрах совсем без аммонийного азота, а оно вышло боком.
Сейчас срочно буду корректировать свой компот или NH4NO3, или же NH4Cl.

ilia1982, 100% полезная информация ! тут ваще не спорю!
Помню хороших ты Джеков поднял!

sukhebator, чувствую что где-то ошибка или неточность в твоей картинке. Нитритные формы азота не могут усваиватся, они должны доокислится с помощью нитрифицирующих бактерий до нитратов (так действует биофильтр в аквариумах)
И да, аммонийная форма не гуд для растений, проверено на своем опыте.

Начал читать,интересно..ТС спасибо у мну перебор с Азотом ,как раз...

Ну это обычное для тебя состояние. Я смирился.
Ты же мне уже много лет не веришь, что карбамидом/мочевиной по листу можно подкармливать.

ЧАВО? Ты меня ни с кем не спутал? При чем тут карбамид и по листу, я писал про нитриты

Добавлено спустя 1 минуту 31 секунду:
И что это за инсинуации про моё состояние?

paschapascha, забыли.

sukhebator,
Из дымовых труб вырываються оксиды азота и серы, которые смешиваясь с влагой атмосферы образуют слабые растворы азотной, азотистой и сернистой кислоты (кислотные дожди). Я думаю, это больше даёт нитратов, чем все разряды молнии

paschapascha, Про вулканы забыл.

Так и хочется сказать,что ещё забыли

sukhebator, те же трубы, оксиды азота и серы. Ты же меня троллишь
Реально, провожу эксперимент сейчас (камрад CLONEX спровоцировал): кормлю три растихи нитратами, амидным и аммонийным азотом. Так вот, малышек из двух последних групп пришлось спасать, переведя их на питание нитратами

Ну всё, всё, я понял. Уйду непонятым и оплёванным вслед за пророком Седаном

http://elementy.ru/trefil/21177/Krugovorot_azota_v_prirode
paschapascha, а ты всё про трубы...

Добавлено спустя 1 минуту 10 секунд:
Зачем так драматизировать! Мы же по-свойски.

Верните Седана!

амидный в чём даёшь? кофе?

ОсгудФилдингlll, какао.

так-так...
в курсе что кофейные алкалоиды (в т.ч. какао) - ингибиторы роста растения?
внимательно посмотри почему именно.
теобромин в какао действует так же как и кофеин в кофе.