De: T.L. Provin și L.R. Hossner
Producția eficientă a culturilor necesită o aprovizionare adecvată cu toți nutrienții esențiali pentru plante. Cu toate acestea, utilizarea îngrășămintelor comerciale cu azot (N) pentru a crește producția, a menține profiturile și a furniza alimente și fibre la costuri reduse este o necesitate a agriculturii moderne. În general, culturile au nevoie de azot în cea mai mare cantitate dintre toți nutrienții pentru plante.
Efectul asupra mediului al îngrășămintelor cu azot a fost o problemă pe termen lung. Îngrijorarea cu privire la poluarea cu azot a râurilor, lacurilor și apelor subterane a determinat producătorii agricoli să devină din ce în ce mai conștienți de contribuția lor potențială la problema poluării totale.
Pentru a utiliza eficient azotul și pentru a limita impactul negativ al acestuia asupra mediului, producătorii trebuie să dezvolte o conștientizare a chimiei azotului și a modului în care acesta este adăugat și eliminat din sol.
Îngrășămintele comerciale utilizate de producătorii agricoli sunt o sursă semnificativă de adaos de azot în soluri. Azotul este reciclat continuu prin intermediul reziduurilor de deșeuri vegetale și animale și al materiei organice din sol. Azotul este eliminat din sol prin culturi, pierderi gazoase, scurgeri, eroziune și levigare. Magnitudinea și mecanismul responsabil pentru pierderile de azot depind de proprietățile chimice și fizice ale unui anumit sol. Figura 1 este o reprezentare schematică a câștigurilor și pierderilor posibile de azot din sol.
Chimia azotului
Agenul reprezintă 79% din aerul pe care îl respirăm. Suprafața de 15 cm a unui sol fertil de preerie poate conține între 2 și 3 tone de azot pe hectar. Aerul de deasupra aceluiași acru va conține aproximativ 35.000 de tone de azot gazos inert (N2). Cea mai mare parte a azotului care se găsește în sol își are originea în gaz N2 și aproape tot azotul din atmosferă este gaz N2. Acest azot inert nu poate fi utilizat de plante până când nu este transformat în forme de amoniu (NH4 +) sau nitrat (NO3 – ).
Trei metode importante de transformare a azotului gazos (N2) în amoniu (NH4 +) sunt:
- Bacterii fixatoare de N2 cu viață liberă
- Bacterii fixatoare de N2 în noduli de pe rădăcinile plantelor leguminoase și
- Fabrici de producere a îngrășămintelor pe bază de azot.
O altă metodă importantă de transformare a N2 este prin fulgere. Atunci când fulgeră, azotul gazos din aerul supraîncălzit este transformat în nitrați (NO3 – ) și nitriți (NO2 – ). Fulgerul poate fi responsabil pentru 1 până la 50 de livre de azot disponibil pentru plante pe acru pe an.
Deși azotul intră în sol sub mai multe forme chimice, în cele din urmă se transformă în ionul anorganic nitrat (NO3 – ). Figura 1 arată că NO3 – poate fi utilizat de plante, poate fi transformat din nou în azot gazos sau poate fi levigat în jos cu apa din sol.
Îngrășămintele comerciale, reziduurile vegetale, gunoiul de grajd și apele reziduale sunt cele mai comune surse de adaos de azot în soluri. Ratele de aplicare variază foarte mult. Ratele de aplicare unică pot fi de până la 150 de lire sterline de echivalent azot pe acru pentru culturi precum bermudagrassul de coastă. Cu toate acestea, ratele de aplicare atât de mari ar trebui să se limiteze la solurile cu un potențial scăzut de eroziune și scurgere.
Nitrogenul din materialele organice (reziduuri vegetale, gunoi de grajd, ape uzate, materie organică din sol) este prezent ca parte a proteinelor, aminoacizilor și a altor materiale vegetale și microbiene. El devine disponibil pentru plante numai după ce compusul este descompus de către microorganismele din sol. Acest lucru se numește „mineralizare” (Fig. 2). Prima etapă a mineralizării este „amonificarea”. Amoniul (NH4 +) derivat din amonificare este apoi transformat în azot nitrat (NO3 – -N) de către bacteriile „nitrificatoare” din sol prin procesul numit „nitrificare.”
Localizarea reacțiilor de amonificare și nitrificare în ciclul azotului este prezentată în figura 1. Ionul de amoniu (NH4 +) încărcat pozitiv produs prin amonificare sau adăugat în sol în îngrășăminte este atras de particulele de argilă încărcate negativ din sol. Cu toate acestea, în majoritatea solurilor non-aride, ionul NH4 + este rapid transformat în azot nitrat (NO3- N) Plantele în creștere absorb cea mai mare parte a azotului sub formă de nitrat (NO3- ).
Sursele comune de azot anorganic includ amoniacul (NH3), amoniul (NH4 +), amina (NH2 +) și nitratul (NO3 – ). Majoritatea materialelor pentru îngrășăminte conțin sau vor forma NH4 +, care se transformă rapid în NO3 – odată ajuns în sol.
Îndepărtarea azotului din sol
Nitrogenul este îndepărtat din soluri prin patru procese majore:
- Absorbția de către plante
- Pierderea gazoasă
- Evacuare și eroziune
- Lixiviere
Absorbția de către plante se referă la absorbția azotului de către rădăcini. Bumbacul, porumbul, roșiile și ierburile de gazon au nevoie de 60 până la 300 de lire sterline de azot pe acru pentru a produce o creștere bună și randamente profitabile sau pentru a obține aspectul estetic dorit. Cerințele reale pentru o anumită cultură variază în funcție de potențialul de producție și sunt influențate în mare măsură de factorii climatici.
Pentru că majoritatea solurilor sunt sărace în azot disponibil pentru plante, necesarul de azot este adesea furnizat sub formă de îngrășăminte azotate comerciale. Cerințele de azot care depășesc 150 de livre pe acru sunt, în general, împărțite în două sau mai multe aplicații. Cu toate acestea, numai azotul vegetal din cultura recoltată părăsește efectiv câmpul. Restul azotului vegetal se întoarce în sol sub formă de reziduuri vegetale și reintră în ciclu sub formă de azot organic, așa cum este ilustrat în figura 1.
Pierderea gazoasă a azotului are loc prin denitrificare sau volatilizare a amoniacului. Denitrificarea este un proces prin care azotul nitrat (NO3- -N) este transformat în oxid de azot gazos (N2O) sau în azot elementar (N2). Acest proces implică acțiunea bacteriilor anaerobe (cele care nu au nevoie de oxigen liber) și are loc în mod obișnuit în solurile umede sau înfundate cu apă.
Din moment ce acesta este un proces anaerob, pierderile gazoase dintr-un sol normal (aerob) sunt mici. Cu toate acestea, atunci când solurile rămân foarte umede sau saturate pentru perioade lungi de timp, se poate pierde o mare parte din nitrați.
Gazul amoniac poate evolua din compuși ai azotului, cum ar fi ureea de la suprafața unui sol. Ureea este prezentă în gunoiul de grajd și poate fi achiziționată în formă pură ca îngrășământ (45-0-0-0).
Acesti compuși de îngrășăminte care conțin amoniu, inclusiv sulfatul de amoniu (21-0-0) și, într-o măsură mai mică, nitratul de amoniu (33-0-0) și fosfatul de amoniu, au demonstrat că produc amoniac liber în prezența carbonatului de calciu. Această condiție există în unele soluri cu pH ridicat (pH>7,3).
Pierderile prin scurgere și eroziune pot include nitrat (NO3 – ), amoniu (NH4 +) și azot organic. Ionii NO3 – încărcați negativ rămân în apa din sol și nu sunt reținuți de particulele solului. Dacă apa care conține NO3 – sau NH4 + dizolvat se scurge de la suprafață, acești ioni se deplasează odată cu ea. Cu toate acestea, atunci când îngrășămintele cu azot sunt aplicate pe soluri uscate și se aplică apă de ploaie sau de irigare, prima apă dizolvă îngrășământul și îl transportă în sol. În general, precipitațiile nu provoacă pierderi de suprafață ale azotului din îngrășăminte, cu excepția cazului în care au loc precipitații foarte intense la scurt timp după aplicare.
Amoniul reținut de particulele de argilă poate fi transportat în rezervele de apă de suprafață prin eroziunea solului. De fapt, eroziunea solului deplasează mai mult azot decât o fac precipitațiile în deplasarea compușilor de azot dizolvat. Atunci când solurile de eroziune sunt depuse în râuri și lacuri, activitatea microbiană va transforma încet compușii de azot în forme solubile.
Pierderile prin levigare implică deplasarea apei în jos printr-un sol sub zona rădăcinilor. Această pierdere apare cel mai frecvent în cazul nitraților (NO3 – ) în zonele cu precipitații abundente, în condiții de irigare excesivă și în cazul solurilor cu textură grosieră (nisipoase). Pierderile de azot prin levigare reduc cantitatea de azot disponibilă pentru culturi și pot contamina potențial fântânile de apă de mică adâncime și acviferele.
Datele de azot utilizate și momentul aplicării ar trebui să fie legate de condițiile solului și de cerințele culturilor pentru a minimiza pierderile prin levigare. Numeroase studii de cercetare arată că, din cauza absorbției de către plante, puțin azot nitrat (NO3 – -N) se scurge din solurile pe care o cultură este în creștere activă. Deoarece solurile nisipoase cele mai expuse la levigare sunt situate în estul Texasului, unde iarba este cultura predominantă, se așteaptă, în general, pierderi minime de azot prin levigare în urma fertilizării cu azot la nivelul întregului stat.
În timp ce studiile au arătat probleme limitate în ceea ce privește mișcările de nitrați (NO3 – ), aplicațiile necorespunzătoare de îngrășăminte azotate comerciale și organice pot duce la scurgerea NO3 – în apele de suprafață și la levigarea în apele subterane.
Prevenirea pierderilor de azot
Cel mai bun mod de a preveni pierderile de azot de pe terenurile agricole este prin bune practici de gestionare a solului și a apei. Primul pas în reducerea pierderilor potențiale de azot este testarea solului. O probă de sol obținută în mod corespunzător va furniza o estimare a azotului nitrat (NO3 – -N) prezent în sol și poate fi folosită ca ghid pentru aplicarea cantității adecvate de îngrășământ cu azot pentru cultura cultivată.
Fertilizarea corespunzătoare și controlul scurgerii de suprafață și al eroziunii oferă cele mai bune metode de prevenire a pătrunderii azotului în cursuri de apă și lacuri. Pierderile prin levigare pot fi prevenite prin împărțirea necesarului de azot în mai multe aplicări în cazul în care solurile cu textură grosieră și precipitațiile abundente sunt frecvente.
Descărcați o versiune ușor de imprimat a acestei publicații: Ce se întâmplă cu azotul în soluri?
Aveți o întrebare – sau- aveți nevoie să contactați un expert?
Contactați biroul dumneavoastră județean
.