Нитраты. Природа

Формы азотных  удобрений.

Накопление нитратов в растениях  зависит не только от количества вносимого  в почву азота, но и от форм азотных  удобрений. Различают пять форм азотных  удобрений: аммиачные, аммонийные, нитратные, аммонийно-нитратные и амидные. Могут встречаться и смешанные формы, которые входят в состав аммиакатов и азотных растворов. Основой для производства азотных туков является аммиак и азотная кислота, синтезируемые из атмосферного азота. При внесении азота в нитратной форме вероятность накопления нитратов в растениях выше, чем при внесении аммонийного азота.

Из аммиачных удобрений применяют безводный аммиак и аммиачную воду. Первый содержит 82,3 % азота и является самым концентрированным и наиболее дешёвым удобрением, остальные 17,7 % составляет входящий в его молекулу водород. При правильном применении эти удобрения не уступают по эффективности твёрдым азотным тукам. Однако их следует ограничивать в применении по отношению к овощным растениям.

Среди аммонийных удобрений наибольший интерес представляет сернокислый аммоний – (NH₄)₂SO₄, содержащий 20,5 % азота. Это удобрение можно применить под все овощные растения, но особенно оно эффективно при внесении под картофель, что обусловлено наличием в удобрении азота и серы. Не менее важно и то, что его можно равномерно распределить по площади поля. Всё это создаёт предпосылки для меньшего накопления нитратов в клубнях. Из нитратных форм азотных удобрений наиболее распространена натриевая селитра (NaNO₃), содержащая 15-16 % азота.

К формам аммонийно-нитратных удобрений относится аммиачная селитра (NH₄NO₃), содержащая 34,6 % азота. Аммиачную селитру считают самым универсальным и быстродействующим удобрением, по эффективности она занимает одно из первых мест. Её подкисляющее действие на почву заметно ниже, чем сульфата аммония, и устраняется внесением извести и доломита. Причём применению азотных туков должно предшествовать известкование, что положительно скажется на плодородии почвы.

Поскольку часть азота в аммиачной  селитре представлена аммонием, из неё вымывается меньше нитратов, чем из натриевой селитры. Однако и здесь имеются свои ограничения. В условиях достаточного увлажнения её лучше вносить весной под предпосевную культивацию или подкормку. При использовании под картофель необходима строгая дозировка: на дёрново-подзолистых  почвах под ранние сорта – не более 80-100 кг/га (80-100 г/м²), под поздние – 100-120 кг/га (100-120 г/10 м²) азот на фоне навоза и оптимальных форм фосфорных и калийных туков. Но всё же лучше здесь применять сульфат аммония в этих же дозах.

Из амидных удобрений наиболее широко распространена мочевина (CO(NH₂)₂), которую ещё называют карбамидом. Она является самым концентрированным твёрдым азотным удобрением, содержит не менее 46  % азота. Карбамид можно применять как основное удобрение и в подкормку под многие растения. Однако при внесении без заделки в почву возможны потери азота вследствие улетучивания аммиака из углекислого аммония особенно на карбонатных почвах.

Азот может также вноситься  с комплексными удобрениями, содержащими  два или три необходимых для растения элемента. Из них применяются прежде всего аммофос – высококонцентрированное азотно-фосфорное твёрдое удобрение, получаемое нейтрализацией фосфорной кислоты аммиаком. В зависимости от исходного сырья он содержит от 35,5до 52 % усвояемых форм P₂O₅, в том числе от 29 до 48 % растворимых в воде, и от 9 до 12 % азота. В гранулированном виде отличается хорошими физическими свойствами и может применяться как грядковое удобрение и в основную заправку почвы. Так же используются нитрофоска и ЖКУ (жидкие комплексные удобрения). Первая является твёрдым удобрением, содержащим азот, оксид фосфора (P₂O₅), оксид калия (K₂O) в отношении 1:1:1 или ином; ЖКУ – марки 10-34-0, где азот составляет только 10 %, а остальное фосфор.

“Кристаллин” (“растворин”), удобрение комплексное содержит 3 или 4, в зависимости от марки, элемента питания – азот, фосфор, калий и магний. Выпускается две марки: А 10-5-20-6 и В 20-16-10. Цифры обозначают содержание действующего вещества в процентах по азоту, фосфору, калию и магнию.

Кристаллин полностью растворяется в воде. При выращивании огурца предпочтительнее использовать марку  «А», содержащую в легкодоступной форме  магний. Кристаллин марки «В» лучше  применять при остром недостатке азота и фосфора, а также вносить его в смеси с другими удобрениями. Концентрация растворов, используемых для подкормок, не должна превышать 0,2 %, то есть общая масса кристаллина берётся не больше 20 гр. на ведро воды.

При внесении азотных удобрений  в почву следует отдать предпочтение медленно действующим формам (карбамидформ, мочевиноформальдегидные), гранулированным и капсулированным. Важно, чтобы азот поступал в растения в течение длительного времени. Гранулы, покрытые специальными веществами, снижают растворимость удобрений в почве. Применение медленнодействующего мочевиноформальдегидного удобрения (МФУ) снижает содержание нитратов в капусте белокочанной поздней и свекле столовой.

Вследствие отрицательного влияния  высокого содержания нитратов в почве  и растениях, возникла проблема подавления активности нитрифицирующих микроорганизмов. Повышению эффективности использования азотных удобрений способствует применение ингибиторов нитрификации. Наиболее известны как ингибиторы три  соединения: дициандиамид (дидин), препарат 2 хлор-6 трихлорметил пирин, производимый в США с торговым названием нейрапирин            (N-Serve), и японский препарат 2-амино 4-хлор 6-метил пиримидин, выпускаемый под торговым названием АМ. Доза применения АМ 2-3 % от азота удобрений.

Содержание нитратов в овощах снижается  в 2,4 раза при применении в качестве удобрения аммиачной извести, из которой образуется дидин - ингибитор  процесса нитрофиксации. Данный ингибитор  подавляет процесс расщепления  аммония в течение нескольких недель. Он безопасен для почвы и растений, постепенно превращается в соединения, используемые растениями. Применение ингибитора нитрификации N-Serve в дозе 0,5-1 %  от азота удобрений при выращивании редиса и капусты китайской в защищенном грунте способствовало в продукции снижению нитратов соответственно на 5-22 и 15-34%. В качестве ингибитора используют и КМП (супергранулы мочевины) в дозе 2 %. Под влияние КМП возрастает масса корнеплодов и уменьшается концентрация нитратов у редиса в 1,4 раза, а у редьки в 2,6 раз.

В большей мере следует использовать компосты из материалов, богатых углеводом (остатки растений, листья, солома). Они связывают избыточный азот в  соединения, медленно усваивающиеся  растениями.

Один из основных путей интенсификации овощеводства является применение минеральных удобрений. Но при этом, наряду с увеличением урожайности, происходит накопление нитратов в съедобной части овощей.

В России разработана система диагностики  азотного питания овощных растений с учётом минерализующей  способности  почвы, позволяющая получать качественную продукцию на пойменных землях. На почвах с содержанием гумуса 3,5-4,5 % оптимальная доза азота для капусты белокочанной 90-150 кг/га (90-150 г/10 м²), на более плодородных – 30-60 кг/га (30-60 г/10 м²). Под капусту белокочанную раннюю дозы снижают на 20 – 25%. Причем 2/3 этой дозы рекомендуется внести под посевную обработку почвы, а остальное количество – в подкормку. На торфяных почвах азотные туки вообще применять не следует.

Огурец, по сравнению с другими  овощными растениями, характеризуется низким содержанием нитратов ( 15 – 259 мг/кг сырого вещества в плодах ) и даже при внесении больших доз азота они увеличиваются очень незначительно. Оптимальная доза внесения азотных удобрений 90 кг/га ( 90 г на 10 м² ).

При выращивании моркови с увеличением дозы вносимых удобрений увеличивается содержание нитратов с 52 до 263 мг/кг. Рекомендуют на илистых почвах использовать в качестве удобрения сернокислый аммоний в дозе 40 кг/га один раз перед посевом семян. В корнеплодах моркови сортов «Несравненная», «Шантанэ 2461», «Нантская», «Бирючекутская 415», выращенных на обыкновенном черноземе, без внесения азота, нитратов содержится от 86 до 733 мг/кг, на фонах N₁₈₀P₁₈₀ – 56 – 978, N₃₆₀P₁₈₀ – 177 – 2114 мг/кг сырого вещества            ( ПДК 300 мг/кг ). Количество азота под морковь ограничивается до 50 -70 кг/га ( 50 – 70 г/10м² ).

В некоторых странах морковь  для детского питания на торфяниках вообще не выращивают, отдавая предпочтение минеральным землям. Прежде всего  это касается и среднемощных торфяников в первые 10 – 15 лет их использования, когда процессы минерализации азотсодержащих органических соединений достигают максимального напряжения. На таких массивах плохим качеством отличаются не только морковь, но и другие овощи. Под свеклу столовую на пойменные почвы с содержанием гумуса 3,5 – 4,5% вносят дозу азота 12 кг/га ( 120 г/10м² ). На большинстве плодородных почв она составляет всего 30 – 60 кг/га ( 30 – 60 г/10м² ).

Под картофель рекомендуют вносить  до 80 г/10м² азота. Аммиачные формы азота не следует вносить под него, поскольку содержание нитратов в клубнях при этом заметно возрастает. Временное подщелачивание реакции среды активизирует микробиологические процессы и разложение органического вещества почвы. В итоге в корнеобитаемом слое почвы накапливается повышенное количество усвояемого азота.

Особое внимание следует обращать на выращивание зеленых растений ( салат кочанный, шпинат, кресс –  салат ). Под них необходимо вносить  не более 50 кг/га азота. При внесении азотных удобрений 160 кг/га ( 160 г/10м² ) в салате содержание нитратов повышается до 1100 – 2400 мг/кг. Самое низкое содержание их отмечено при применении удобрений, содержащих азот в аммонийной форме. Однако соотношение аммонийной и нитратной форм азота в применяемых азотных удобрениях должно быть 1:1. Увеличение же содержания аммонийной формы приводит к снижению урожайности салата.

При выращивании шпината, удобрения  (азотные) в количестве 70 – 100 кг/га, способствует накоплению нитратов до 250 мг/кг, а при увеличении дозы удобрений в 3 раза содержание их возрастает до 4000 мг/кг. Повышение урожайности сопровождается увеличением содержания нитратов и уменьшением железа ( со 100 до 64 мг ), а также значительным ухудшением качества продукции.

По данным голландских ученых, количество усвояемого нитратного азота в верхнем слое почвы ( 0 – 0,6 м ) не должно превышать 225 кг/га ( 225 г/10м² ). Кислотность почвы не должна быть ниже 6. Шпинат лучше выращивать в весенний период и не следует слишком торопиться со сбором урожая. Убирать желательно в прохладный, но ясный день.

Технологические приемы, снижающие содержание нитратов.

Освоение современных технологий выращивания овощных растений основано на интенсивных факторах, среди которых  важное значение приобретают органические и минеральные удобрения, способы посева, густота, сроки уборки урожая. В связи с этим  вызывает особую остроту проблема сохранения качества продукции и поступления вредных веществ в организме человека. Нарушение параметров технологических процессов и влияние других факторов приводит к избыточному накоплению в продукции нитратов, остатков пестицидов, тяжелых металлов, радионуклидов и  т.д.

Разработка и освоение современных  технологий выращивания овощных  растений предусматривает комплекс приемов, направленных на предотвращение экологической деградации окружающей среды, на резкое снижение содержания вредных для человека веществ в продукции. В настоящее время  актуальны исследования, направленные на выявление эффективных технологических приемов, способствующих получению высокого урожая при хорошем и безопасном  для человека качестве продукции.

Научно обоснованное ведение сельского  хозяйства, включающее севооборот, рациональное применение удобрений, обеспечивающее сбалансированное по элементам и  оптимальное по срокам питание растений, обеспечивает как стабильные урожаи, так и высокое качество продукции.

При выращивании овощных растений необходимо выбирать участки, исключая затененные места. Важную роль играет также предшественник. Пример :  при  выращивании огурца для свежего потребления, не следует размещать его после трав многолетних, капусты белокочанной, выращенной на удобренном и гербицидном фонах.

Современная обработка почвы дает возможность получать экологически безопасную продукцию. Результаты исследований Харьковского Государственного Университета ( А. С. Полотских, Н.Н. Довгаль )  проведенные по выявлению эффективных технологических приемов выращивания огурца гибрида «Бригадный» на ровной и профилированной поверхности без орошения и в условиях рационального поливного режима ( 3 –5 поливов нормой 200 – 350 м² воды на 1 га ) показали, что урожайность товарных плодов возросла за счет поливного режима на ровной поверхности на 7,3 т/га, а на грядах на 7,7 т/га и составила соответственно 15,9 и 16,8 т/га. Содержание в плодах сухого вещества, сахаров и аскорбиновой кислоты, в зависимости от типа поверхности и орошения существенно не изменилось. Применяемые технологические приемы позволяют получить продукцию огурца с содержанием нитратов, не превышающим ПДК. В некоторых вариантах оно составляет 58 – 73 мг/кг сырого вещества, в орошаемых 46 – 65 мг/кг.

Эффективным технологическим приемом, снижающим содержание нитратов, является локальное внесение нитратов, является локальное  внесение органических удобрений. Сотрудники  селекционной опытной станции «МАЯК». Черниговской области разработали агрегат для внесения в рядки органических удобрений с одновременным посевом огурца. Он состоит из разбрасывателя органических удобрений РОУ – 5 и сконструированной сеялки для посева семян огурца. Органическое удобрение попадает на глубину 8 – 12 см, затем специальным приспособлением засыпается влажной почвой в которую высевают семена огурца на глубину 2 – 3 см. Поверхность прикатывается специальными катками, создаются парниковые эффекты, где органические удобрения выполняют сначала роль биотоплива, а затем и питательной среды.

Снижается содержание нитратов в салате и шпинате при локальном внесении минеральных удобрений. При внесении азота вразброс в салате – 173 мг/кг, в шпинате 146 мг/кг, а если локально, то 51 и 104 мг/кг.   Та же закономерность появляется и при повышении дозы азота. При заделке в почву лентами на глубину 10 – 12 см аммонийных или амидных удобрений повышается урожайность овощных растений и снижается содержание в продукции нитратов. Предпосевное замачивание семян в растворах микроэлементов и рост – регуляторов способствует лучшей усвояемости нитратов и тем самым тормозит их накопление в растениях.

Внесение гербицидов при выращивании  огурца (диал, аланин) не влияет на содержание нитратов независимо от нормы их применения. Содержание нитратов в корнеплодах моркови и столовой свеклы уменьшается при выращивании их на безгербицидном фоне с использованием только последействия удобрений, внесенных под предшественник.