Проф. дсн Петко Иванов

Азотното торене е основен интензивен фактор в земеделието. В нормалните почви азотът почти винаги е дефицитен и торовият азот е основен фактор и двигател, който определя нивото на добивите и качеството на растителната продукция. Същевременно азотното торене е свързано с редица трудни за решаване проблеми: правилно прогнозиране на необходимостта от торене; отрицателно влияние върху почвеното плодородие и качеството на растителната продукция и възможно отрицателно влияние върху устойчивостта на растенията към стресови фактори. Торовият азот в почвата е подложен на динамични и сложни превръщания, някой от които водят до съществени загуби.

Фактори за загубите от азотни торове

Внесени в почвите, азотните торове са подложени на сложни превръщания, отличаващи се със сложна динамика, който често водят до обратими и необратими загуби и в резултат на това - до намалена ефективност на торенето.

Естеството на процесите, които обуславят вида и величината на азотните загуби зависи от редица фактори: състояние на почвата, вид на торовете, норми и начини на внасяне, поддържането на почвената повърхност в критичните за загубите периоди и сезони и климатичните фактори.

Въпреки, че всички използвани в практиката торове са лесно разтворими и достъпни за растенията, природата и размера на загубите зависи от формата на азота в тях (нитратен, амониев и аминен).

Почвени свойства, към които се отнасят мощност на почвата, механичен състав, почвена реакция (рН) и съдържание на карбонати, също оказват оказват влияние. А също така и наклона на почвената повърхност, от който зависи повърхностния оток.

Високите торови норми обуславят по-големи абсолютно и относително загуби. Фракционирането (разделянето на част във времето) обикновено намаляват загубите.

Наличието на растителност върху почвената повърхност е важен фактор за величините на загубите, особено през зимния период.

В зависимост от естеството на азотните загуби те биват: необратими и обратими.

Необратимите (абсолютни) загуби на азот са по-важни, тъй като азотът излиза от системата почва - растения и резултатът е намалена ефективност на торенето.

Обратимите загуби са свързани с временно превръщане на торовия азот в недостъпна за растенията форма, в резултат на което се забавя и отлага неговото усвояване от растенията. При определени условия те могат да бъдат полезни, тъй като намаляват величината на необратимите загуби и дори подобряват баланса на торовия азот. В повечето случаи на тях се държи последействието на азотното торене за следващите култури.

Механизми на азотните загуби

Измиване на нитратен азот (NO3-N

Нитратите са съставна част на основния азотен тор у нас - амониевия нитрат. Освен това амониевият азот (NH4-N), който се внася с минералните торове (карбамид, амониев сулфат и др.) и освобождава като резултат от минерализацията на почвеното органично вещество и растителните остатъци, е подложен на окисление с образуване на нитрати (нитрификация). Нитратите обикновено преобладават в състава на минералните форми на азота в почвите. Те не се поглъщат (адсорбират) от почвата и са подложени на измиване чрез низходящото гравитационно движение с водата по почвения профил (гравитационна влага). Измиването на нитратите под коренообитаемия слой на есенните посеви (50-60 см) ги прави недостъпни за растенията поне в ранните фази на растеж и развитие на растенията, които са решаващи за добива. Измиването на по-голяма дълбочина често замърсява подпочвените питейни води.

Загуба на нитрати е възможна и чрез повърхностния воден оток по наклонените терени след проливни дъждове, или при топенето на снеговете.

По този начин водните басейни се обогатяват с азот и други хранителни елементи (главно фосфор), което предизвиква интензивно развитие на водорасли. Този процес, известен като еутрофикация на езерата и моретата, предизвиква измиране на рибите и други морски животни вследствие изчерпване на кислорода.

Измиването на нитратите се благоприятства от лекия механичен състав на почвата (песъчливи почви), малка мощност на почвения профил (плитки почви), близки подпочвени води, големи норми на азотно торене, липсата на растителна покривка и естествено - голямото количество на гравитационната влага от дъжд, топящ се сняг и поливане.

Измиването на нитрати е един от основните екологични проблеми на съвременното земеделие. Той може да се контролира чрез оптимизиране на азотното торене по норма и срок на внасяне в зависимост от релефа и мощността и механичния състав на почвата.

Високите торови норми през есента, когато няма развита растителност, почти винаги причиняват загуби на нитратен азот чрез измиване.

Денитрификация на нитрати

При преовлажняване и наводняване в почвите се създават анаеробни условия (липса на кислород), при които нитратите се превръщат до азотни окиси (NOx) и елементарен азот (N2), които не се поглъщат от почвата и излитат в атмосферата. Този процес, наречен денитрификация, се благоприятства и от наличието на растителни остатъци и повишена температура, които активизират размножението на специфични анаеробни денитрификационни бактерии.

Денитрификацията се получава най-често при временното преовлажняване на почвата рано напролет с топенето на снеговете и след проливни валежи. Най-често и продължително преовлажняване на посеви се получава на равни терени с тежки глинести почви (главно в Северозападна България). Денитрификационни загуби са възможни също при наводняване на посеви и при поливане с високи поливни норми. Загубите са необратими и могат да се контролират чрез подходящи мерки за дрениране на почвите (дълбока обработка с разрохкване на орните и подорни хоризонти, дрениране и пр.).

Загуби чрез амонячно излитане

Тези загуби се дължат на превръщането на амониевия азот (NH4) от азотните торове при взаимодействието им почвите в газообразен амоняк (NH3), който излита в атмосферата. Тези загуби са най-актуални при повърхностно торене с карбамид и в по-малка степен при другите амониеви торове. При взаимодействие на карбамид в почвата аминният азот (NH2) преминава в амоний (NH4), който алкализира почвата и се превръща в свободен амоняк (NH3). Последният може да излети в атмосферата, ако не се погълне от почвата. Загубите от амониевия нитрат са много по-малки и стават само в карбонатни почви.

Възможностите за загуби чрез амонячно излитане са зависими от следните фактори:

Почвени свойства

Теоретично амонячни загуби са възможни при всички почви, но са особено големи при почви с високо рН (неутрална или алкална реакция), съдържание на свободни карбонати (варовити почви) и лек механичен състав.

Съдържание на влага в почвата

Амонячните загуби са толкова по-големи, колкото по-ниско е съдържанието на влага. При високо съдържание влага се образуват разредени разтвори на амоний, поглъщането му от почвата е по-пълно и загубите са малки.

Температура на почвата и атмосферата

Високата температура (над 10-15 градуса) ускорява превръщането на карбамида до амоняк, при което се получават високи концентрации и големи загуби.

Нормата на торене

Загубите чрез амонячно излитане са по-големи абсолютно и относително (като %) при високи торови норми. По същия начин действа неравномерното разпределение на тора, с което се получават високи локални концентрации.

Начин на торене

Азотни загуби чрез излитане на амоняк са възможни само при повърхностно торене. Размесването на карбамида с почвата или внасянето му макар и на малка дълбочина (само 2-3 см) практически елиминира загубите, тъй като освобождаващия се амоняк се поглъща от почвата.

Изводи относно торенето с карбамид

Карбамидът е по-подходящ за торене на есенните посеви през зимата и рано напролет, когато температурите са ниски и влажността на почвата висока. При тези условия няма опасност от амонячни загуби и карбамидът има предимства пред амониевия нитрат, тъй като не се получават загуби чрез измиване на нитрати и денитрификация.

Карбамидът не бива да се използва за повърхностно подхранване на есенните посеви в късна пролет, когато температурата се повишава и повърхността на почвата изсъхва.

Той е подходящ за предсеитбено торене на пролетни и есенни култури само при условие, че веднага след повърхностното разпръскване почвата се култивира или дискова.

lБиологична иммобилизация (фиксация) на минерален азот

Това е процес на усвояване на минерален почвен и торов азот от почвени микроорганизми при разлагане на растителни остатъци от предшествениците с ниско съдържание на азот (т.е. отношение С:N > 25), каквито са слама, царевичак, слънчогледови стебла и др. При тези условия почвените микроорганизми усвояват азота от разлагащите се растителни материали и азотните торове и го превръщат в неусвоим за растенията органичен азот на биомасата си, т.е. минералният азот се иммобилизира (фиксира) в недостъпна форма за растенията форма.

Иммобилизираният от микроорганизмите азот не е безвъзвратно загубен за растенията и почвата. С течение на времето и напредване степента на разлагане на растителните остатъци отношението С:N се стеснява и започва обратния процес на освобождаване на минерален азот (минерализация).

От гледна точка на екологията и баланса на азота процесът е полезен, тъй като предпазва минералния азот от необратими загуби (измиване и денитрификация на нитрати). Чрез биологическата иммобилизация се увеличава процесът на хумификация на въглерода от растителните остатъци, докато тяхното изгаряне има противоположния ефект - усилва дехумификацията.

От друга страна, лошото разпределение на следжътвените остатъци от предшестващата култура на купчини или редове, предизвикват неравномерно поникване и слабо развитие на растенията от есенните посеви (жълтеене и по-слабо развитие на ивици или петна).

Амониева фиксация

Това е процес на физикохимическо (необменно) поглъщане на амоний от глинестите минерали без участие на микроорганизми и растения. В този случай амонивият катион (NH4+) от азотните торове се влиза в структурни празнини на някой глинести минерали и остава там във временно неусвоима форма. Този процес е аналогичен на торовия калий от глините и почвите. Чрез него се забавят и удължават процесите на освобождаване и усвояване на амониевия азот от растенията, но процесът не е необратим и дори в известна степен е полезен, тъй като се намаляват необратимите азотни загуби. Загубите на временни и от екологична гледна точка могат да са полезни.

Мерки за намаляване и елиминиране на азотните загуби

Въпреки че всички използвани сега азотни торове са напълно водоразтворимии усвоими от растенията, коефициентът на усвояване през годината на торенето рядко е по-висок от 50-60%. Разликата до 100% се дължи на необратимите азотни загуби (измиване на нитрати под кореновата зона, излитане на амоняк и денитрификация).

Почти винаги в зависимост от нормата на торене, културата и условията на годината в почвата остава т.н. остатъчен торов азот, които обуславя последействието на торенето за следващата култура. Той е във форма на минерален/амониев и нитратен азот в орните и подорни хоризонти, като органичен азот в растителните остатъци и биомасата на микроорганизмите, участващи в тяхното разлагане. Възможно е също мигрирал на по-голяма дълбочина нитратен азот (под 50-60 см да се усвои от дълбокореновите култури в по-късна фаза).

Относно загубите чрез нитратно измиване се препоръчват следните мерки:

Оптимизиране на азотните норми и избягване на прекалено високите. Равномерно разпределение на тора за избягване на високи локални концентрации.

Сближаване на азотното торено с периодите на активно усвояване (предсеитбено торене с по-малка част от азотната норма и подхранване с остатъка непосредствено преди трайна вегетация).

При условия благоприятстващи измиване на нитратите (плитки и леки почви, високо ниво на подпочвените води, наклонени терени, поливни условия и вододайни зони) да се предпочита торене с карбамид, внесен по подходящ начин.

Когато по организационни условия се налага ранно торене при типично зимни условия (замръзнала почва, неголяма и равномерна снежна покривка) торенето да се прави с карбамид.

За избягване или намаляване на амонячните загуби трябва да се имат предвид следните изисквания:

Не трябва да се допуска повърхностно торене с карбамид при условия на високи температури (над 10 градуса) и ниска влажност на почвата.

При предссеитбено торене с карбамид на есенните култури през септември-октомври веднага трябва да се направи дискуване.

При предсеитбено торене на средно ранни и късни култури през март-април карбамидът трябва да се размеси веднага с почвата чрез култивиране.

За елиминиране на денитрификационните загуби се препоръчва следното:

Да се избягва торене с нитратни торове в преовлажняващи се рано напролет места.

Същото важи за поливни условия. И в двата случа да се предпочита карбамид.

Относно избягване вредното влияние на биологичната фиксация на торов азот важат следните препоръки:

Следжътвените остатъци (слама, царевичак, слънчогледови стъбла и др.) да се раздробяват възможно добре и разпределят равномерно.

За избягване депресията в есенния растеж на есенните култури да се внася завишена норма в 2-3 кг N/дка.

В общо екологичен смисъл забавянето и по-бавното действие на азотните торове в началото на вегетацията, предизвикано от биологичната фиксация и физикохимичното фиксиране на амониевия азот може да е полезен процес. По този начин се намалява възможното отрицателно влияние на високите концентрации минерален азот върху младите растения, намаляват се необратимите загуби, подобрява се хумификацията и азотния баланс.