AZOT

AZOT

Biljka živi u dve sredine – korenom u zemljištu i nadzemnim delovima u vazduhu. Otuda ona hranjive materije uzima iz:

Zemljišta (korenovim sistemom i to mineralne materije i vodu)

Vazduha (preko lista i to ugljen dioksid i kiseonik za disanje)

• Uz pomoć sunčeve energije biljke iz prostih neorganskih jedinjenja sintetišu složena organska jedinjenja.

• Analitičkim putem utvrđeno je da se biljno tkivo sastoji iz:• Organskih i mineralnih jedinjenja.

• Organska jedinjenja čine 95% suve materije i tu spadaju ugljeni hidrati, belančevine, vitamini, masti, organske kiseline, biljni pigmenti, enzimi i hormoni. Ova grupa jedinjenja je važna zbog svoje rasprostranjenosti i značaja za ishranu.

• Mineralna jedinjenja čine 5% od suve materije. Ova jedinjenja se nalaze u manjim količinama ali u fiziološkom pogledu imaju istu važnost kao i organska jedinjenja.

PODELA HRANLJIVIH ELEMENATA

• Prema elementarnom sastavuPod elementarnim sastavom podrazumeva se sadržaj pojedinih hemijskih elemenata (N,P,K,Ca...) u biljci.Sveža biljna supstanca sušenjem na 105ºCVoda (od 45 do 95% prosečno 80%)Suva biljna supstanca (sagorevanjem)

• Odlazi u vazduh organske materije 95% od suve materije

• Ostaje u pepelu mineralne materije 5% od suve materije

• Sastav C=45%O=42% Ukupno 95%H=6,5%N=1,5%

Sastav >50 elemenata5 metala 4 metaloida

K PNa SCa SiMg ClFe

Fiziološka podela elemenata sa stanovišta ishrane biljaka

• Biogeni elementi se dele:• a) MAKROELEMENTI > 1‰ u suvoj biljnoj supstanci

C,O,H,N,P,K,Ca,Mg,S,Fe• b) MIKROELEMENTI < 1‰ u suvoj biljnoj supstanci

B,Cu,Zn,Mn,Mo,Cl,NiNeophodne hranljive elemente

• da imaju određenu fiziološku ulogu• da se u nedostatku javljaju simptomi• nema reprodukcije u odsusutvu• ne mogu se zameniti drugim elementima

B

Cl Cu

ZnS Ca

Mo

Mg

Co

Mn O

C HNi

N P K

Bilans N

Azot dospeva u zemljište: Azotofiksacijom Unošenjem organskih i mineralnih đubriva Procesima: truljenja, sagorevanja Razlaganjem u zemljištu otpadaka biljnog i životinjskog

porekla Razlaganjem tela mikroorganizama

Gubici N

Gasoviti gubici

a) Volatizacija

b) Denitrifikacija

Migracija i ispiranje

Erozija

c) Eolska

d) Hidro

Odnošenje prinosom

a) Merkantilnim delom

b) Vegetativnim delom (žetveni ostaci)

Azot u hranljivim sredinama i biljkama

Mesto N među ostalim elementima

Azot spada u grupu neophodnih, makrohranljivih elemenata a zajedno sa C,O i H u organogene elemente. Pored toga on spada i u užu grupu deficitarnih elemenata (sa P i K).

1. Neophodni hranljivi elementi

U suvoj biljnoj supstanci Makro > 1‰ Mikro < 1‰

Makroelementi:C,O,H,N,P,K,Ca,Mg,S,Fe(45;42;6,5;1,5)Mikroelementi:B,Cu,Zn,Mn,Mo,Co,Cl,Ni,Al

2. Korisni elementiNa,Si

N2 je otkriven 1772.g. uisto vreme otkrili su ga : škotski naučnik Danijel Redford, engleski hemičari Pristli i Kavendiš, i šveđanin Šele.

Obično se ističe da je N najvažniji među neophodnim hranljivim elementima, da je sinonim plodnosti zemljišta i povećanja prinosa, i elemenat u prvom minimumu.

Opravdanje za ovo je sledeće:

1. Azot je sastavni deo raznih jedinjenja u biljkama od kojih neka (belančevine, hlorofil) imaju esencijalne fiziološke uloge.

“Bit života je povezana sa belančevinama i nukleinskim kiselinama te se može smatrati da je azot elemenat života”.

2. Na osnovu relativnog broja atoma potrebnih za biljke AZOT je na vrhu liste onih elemenata koji dolaze iz zemljišta ili đubriva (3x>)

3. Iznošenje N žetvama je najčešće veće od ostalih deficitarnih elemenata (merkantilnim delom prinosa) udaljava se sa parcele.

Iznošenje biogenih elemenata (N,P2O5,K2O) najvažnijim ratarskim kulturama pri različitom đubrenju-prosek za 15 godina (“večiti

ogled” Sarić et all)

Varijanta đubrenja

N P2O5 K2O

kukuruz kukuruz kukuruz

ø 44.5 veg.organi

66.5 zrno,seme,koren

14.7 veg.organi

37.7zrno,seme,koren

110.6 veg.organi


N10057.7 veg.organi

112.1zrno,seme,koren

15.9 veg.organi


116.1 veg.organi


P2O5 10045.2 veg.organi

70.7zrno,seme,koren

19.6 veg.organi


110.0 veg.organi

31.7zrno,seme,koren

K2O 10043.2 veg.organi


18.4 veg.organi


133.5 veg.organi 30.6 zrno,seme,koren

Prosek

N100 P2O5 100K2O 100

56.8 veg.organi


22.2 veg.organi


111.6 veg.organi




Varijanta đubrenja

N P2O5 K2O

pšenica pšenica pšenica

ø 12.7 veg.organi


6.2 veg.organi


34.2 veg.organi


N10022.4 veg.organi


8.3 veg.organi


63.3 veg.organi



43.7zrno,seme,koren

7.7 veg.organi


34.7 veg.organi




6.6 veg.organi



Prosek

N100 P2O5 100K2O 100

26.3 veg.organi


9.9 veg.organi


62.0 veg.organi




Varijanta đubrenja

N P2O5 K2O

šećerna repa šećerna repa šećerna repa

ø 54.8 veg.organi


25.5 veg.organi


51.1 veg.organi


N10092.8 veg.organi


26.3 veg.organi


71.9 veg.organi




39.1 veg.organi


56.7 veg.organi

135.zrno,seme,koren



26.1 veg.organi


65.2 veg.organi 141.9zrno,seme,koren

Prosek

N100 P2O5 100K2O 100

101.4 veg.organi


47.2 veg.organi


80.3 veg.organi




Varijanta đubrenja

N P2O5 K2O

suncokret suncokret suncokret

ø 28.0 veg.organi


13.0 veg.organi


134.4 veg.organi


N10045.0 veg.organi


14.6 veg.organi


146.0 veg.organi



43.3zrno,seme,koren

15.9 veg.organi


128.2 veg.organi




13.9 veg.organi



Prosek

N100 P2O5 100K2O 100

42.4 veg.organi


16.7 veg.organi


146.3 veg.organi


Povećanje prinosa za 1kg upotrebljene aktivne materije hranjiva (N,P2O5,K2O) tokom izvođenja ogleda (kg)

Biljna vrsta 1966-1970 1971-1975 1976-1980 1981-1985 1986-1990 Za 25 godina

AZOT

PšenicaKukuruzŠeć,.repaSuncokret

9.6

10.0

57.0

2.1

30.9

34.1

127.0

4.4

31.4

42.3

172.0

3.6

34.9

36.2

210.0

7.0

29.1

32.9

129.0

/

27.2

31.9

139

4.3

FOSFOR


2.5

0.2

30.0

0

4.8

0.4

40.0

0.1

10.4- 0.3

70.0

1.3

15.4-1.1

142.0

2.7

10.7

0

137.0

/

8.8

0

84.0

1.1

KALIJUM


1.1-1.4

8.0- 0.4

0.7- 2.6

3.0

- 0.3

1.0

3.9

15.0

0.6

2.7

4.1

36.0

1.6

-1.6

0.4

11.0

/

0.8

1.0

15.0

0.4

Uticaj opadanja prirodne plodnosti zemljišta, doprinos đubriva i pojedinih elemenata mineralne ishrane na prinos (%) (Večiti ogled,

Sarić,M. Jocić,B. 1993.prosek za 25 godina)

Period Doprinos zemljišta

Doprinos đubriva

Doprinos N Doprinos P2O5

Doprinos K2O

PŠENICA

1966-19701971-19751976-19801981-19851986-19901966-1990

76.5

49.4

45.1

37.0

40.1

48.3

23.5

50.6

54.9

63.0

59.9

51.7

72.7

84.1

73.4

65.8

73.1

74.1

19.0

13.5

24.3

29.1

26.9

23.7

8.3

2.4

2.3

5.1

0

2.2

KUKURUZ

1966-19701971-19751976-19801981-19851986-19901966-1990

91.1

68.2

60.3

69.3

63.4

69.5

8.9

31.8

39.7

30.7

36.4

30.4

98.0

100.0

91.6

90.0

99.0

99.7

2.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

8.4

10.0

1.0

0.3

Uticaj opadanja prirodne plodnosti zemljišta, doprinos đubriva i pojedinih elemenata mineralne ishrane na prinos (%) (Večiti ogled, Sarić,M. Jocić,B.

1993.prosek za 25 godina)

Period Doprinos zemljišta

Doprinos đubriva

Doprinos N Doprinos P2O5

Doprinos K2O

ŠEĆERNA REPA

1966-19701971-19751976-19801981-19851986-19901966-1990

84.7

73.6

62.3

55.1

60.3

67.7

15.3

26.3

37.7

44.9

39.7

32.3

59.2

74.0

66.9

54.1

46.5

58.4

31.6

23.7

27.3

36.6

49.5

35.3

9.2

2.3

5.8

9.3

4.0

6.3

SUNCOKRET

1966-19701971-19751976-19801981-19851986-19901966-1990

90.3

82.5

84.0

73.6

/

84.0

9.7

17.5

16.0

26.4

/

16.0

100.0

100.0

65.4

61.9

/

74.1

0.0

0.0

23.7

23.9

/

19.0

0.0

0.0

10.9

14.2

/

6.9

Dejstvo jedinice N iz đubriva je znatno veće od fosfora i kalijuma

a) (ogledi iz Nemačke)

Elemenat KULTURA

Pšenica Krompir Šećerna repa

Seno

N 17.5 121.2 106.5 21.0

P 6.2 60.0 64.5 18.0

K 2.8 30.0 33.0 9.5

b) Ogledi na Rimskim Šančevima

Pšenica. Dr Jocić B.

N 19 kg

P 5 kg

K 3 kg

Maksimović L. (1992/95)

17 kg N bez navodnjavanja → 1 t prinos

14-15 kg N u navodnjavanju → 1 t prinos

5. Specifično je za N da se u zemljištu ne mogu stvarati trajne rezerve pristupačnog N, što je moguće za fosfor i kalijum.

P2O5 = 600 kg/ha

K2O = 900 kg/ha

(NO3 + NH4)-N = 0-300 kg/ha

zima.proleće.leto.jesengod.doba

Ko

ličin

aN

O3+

NH

4

AZOT U BILJKAMA

Fiziološke ulogeN je komponenta mnogih biljnih organskih materija, koje imaju mnogostruke fiziološke uloge:

Sastavni deo je belančevina a ovea) plazmeb) enzima – koji učestvuju u svim životnim zbivanjima biljke – hlorofila koji jec) nosilac fundamentalnog procesa fotosinteze a ova ima kapitalnu ulogu u izgradnji organske materije

a – C32H30O5N4Mg ili C55H72O5N4Mg

b – C32H28O2N4Mg ili C55H70O6N4Mg

DEJSTVO AZOTA NA BILJKE

Prema obimnosti ishrane:I potpuno odsustvo

prestaje život biljaka po iscrpljivanju azota iz semena, sadnice, rasada ukoliko je seme krupnije duže je u životu biljkaII nedovoljna ishrana(simptomi su često slični: nedovoljnoj vlažnosti; starenju; bolestima)

nedovoljno stvaranje hlorofilaa) biljka zakržljavab) umanjen rastc) skraćena vegetacija – umanjena fotosintezad) list mali, hlorotičan, rano otpadae) prinos umanjen

III normalna obezbeđenost azotom• obilno stvaranje hlorofila

a) lepa zatvoreno zelena boja• porast biljke brz• razvijeno stablo i list• prinos visok

IV preobilna ishrana• vegetativni organi sočni i bujni• rast biljaka znatno povećan• vegetacija produžena

• opadanje lišća usporeno i kasno• zrenje produženo• belančevine se stvaraju i nagomilavaju što

b) pogoršava kvalitet proizvoda

c) nedostaju ugljeni hidrati

d) povećava se hidrofilnost (sukulentnost) - napad gljivičnih bolesti

prin

os

količina N

PK

nedo

stat

ak

Luksuszna potrošnja

optim

um

depresivno delovanje

Dejstvo azota na kvalitet proizvoda može da se ispolji:• pozitivno

a) povećanje sadržaja belančevina kod žita, krmnog bilja i povrća• negativno

Pri prekomernoj i jednostranoj upotrebi N, naročito bez P javlja se

poleganje useva a otklanja se:

a) selekcijom

b) prihranjivanjem sporodelujućim N-đubrivima

Šećerna repa

c) Štetni azot (loš odnos list – koren; % šećera smanjen)

Povrće (nepovoljan ukus, čuvanje teže)

Pivski ječam (umanjen slad)

Voće i povrće (slab kvalitet, loše čuvanje)

Štetan azot a-amino azot koji čini

grupa azotnih jedinjenja (slobodne aminokiseline, purin, pirimidin,

NO3-N i dr.)

Štetan N je nepoželjan sastojak u š. repi pošto jedan njegov deo sprečava kristalizaciju 25-40 delova šećera i povećava gubitak šećera pri preradi repe. Amino-azot predstavlja značajan udeo štetnog azota

BIOGEOHEMIJSKA RASPODELA AZOTA NA ZEMLJI

Iako je procentualni sadržaj azota u litosferi mali, zbog njene enormne mase, najveće rezerve azota nalaze se u litosferi, 98% ukupne količine azota na Zemlji.

U magmatskim stenama Zemljine kore nalazi se 97,8% azota litosfere, a samo 0,2% u sedimentnim stenama (Chalk i Keeney, 1971). Bez obzira na to što litosfera sadrži najveće rezerve azota na Zemlji (1·1023 g) (tab.1) ona nije značajniji izvor azota za biosferu.

Tabela 1. Biogeohemijska raspodela azota u Zemlji (Paul i Clark, 1996)

Rezerve azota Količina (g)

Litosfera

Atmosfera

Hidrosfera

Ugalj

Organski azot zemljišta

Fiksirani amonijak u zemljištu

Azot živog sveta (bez mikroorganizama)

Mikrobni azot

1·1023

3,9·1021

2,3·1019

1·1017

1·1017

2·1016

3,5·1015

1,5·1015

Rosswall (1976) procenjuje da je raspodela azota na kopnu sledeća: u biljkama 4%, biljnim ostacima 1%, mikroorganizmima 0,2% i organskoj materiji zemljišta 94%, pri čemu je manje od 1% prisutno u mineralnim oblicima koji su prostupačni biljkama.

IZVORI AZOTA U ZEMLJIŠTU

N2; N≡N78,1% volumni75,5% težinski, 712 J za (N≡N)Osnovni i primarni izvor N u pedosferi je iz atmosfere 140·106 t/god.U zemljište dospeva

1. Iz organskog materijala; đubriva; mineralni 92·106 t/god. Ukupno 232·106 t/god.

Proces vezivanja N sa O2 i H2 u atmosferi i njegovo dospevanje u pedosferu naziva se AZOTOFIKSACIJAVrše je azotofiksatori koji žive u vodi i zemljištu

Tu spadaju: plavo-zelene alge Neke vrste bakterija Neki lišajevi

Azotofiksacija:

1. Abiotska

2. Biotska

T=3000-3300ºC

Pritisak=500 atmosfera=50662,5 KPa=506,6 bara

1At=101,325 KPa

1 bar= 105 Pa

1 Cal=4,1808J

Mesto Crkvica u Krivošijama iznad Boke Kotorske ima godišnje prosečno 5407 mm količine N koje dospevaju u zemljište ovom azotofiksacijom su od 5-15 kg/ha

Abiotska azotofiksacija je fizičko-hemijski proces (atmosferska nitrifikacija)

(N2 + O2) = 2 NO + O2 = 2 NO2

2 NO2 + H2O = HNO3 + HNO2

N2 + 3H2 = 2 NH3

NH3 + HNO3 = NH4NO3

NH3 + HNO2 = NH4NO2

Biotsku azotofiksaciju vrše mikroorganizmi koji poseduju enzime u prvom redu enzim nitrogenazu.

Biotska azotofiksacija

1. Slobodna (azotobakter)

2. Simbiozna (rizobijum radicikola)

Slobodna

1. Aerobna Azotobakter Azotobakter croococum Azotomonas Azotobacter agile Neke plavo-zelene alge (oko 40 vrsta do danas poznato)

2. Anaerobna Clostridium pasterianum; (pseudomonas)

U anaerobnim uslovima u prisustvu dosta ugljenih hidrata iz kojih se izdvaja buterna kiselina i izdvaja CO2 i vodonik, koji redukuju N2 (vazdušni) do NH3.

C6H12O6 → CH3-CH2-CH2-COOH + 2 H2+CO2

N2 + 3 H2 → 2 NH3 + 22 CalAzotobakter je zastupljen u svim zemljištima ali mu aktivnost zavisi od uslova koji vladaju u zemljištu:Prisustvo kiseonika; pH zemljišta~ neutralna; t-zemljišta (oko 25ºC); vlažnosti (60-70% P.V.K.); i prisustva hraniva (Ca; P; Mo)

pH<5 aktivnost azotobaktera je smanjena na minimum unošenjem organske materije sa puno ugljenika povećava se azotofiksacijaŠema mikrobiološke redukcije N

(N2) N≡N molekularni N↓2e-

-N=N- N2-anjon↓2H+

NH=NHdiimid↓2e--NH=NH- diimid anjon↓2H+

H2N-NH2 hidrazin

↓2e-

↓2H+

H3N-NH3 (2 NH3) amonijak

Za redukciju 1 molekula N2 potrebno je 16 molekula ATP, 3 para vodonikovih atoma i 3 para elektrona koji potiču iz Krepsovog ciklusa.

Skraćeno: Ferment nitrogenaza katalizuje redukciju molekularnog N2 do 2NH3 prema sledećem:

N2 + 6e- + 6H+ → 2 NH3 reaguje sa: ketokiselinama, oksikiselinama, nezasićenim kiselinama i produktima oksidacije ugljenih hidrata i sintetišu se aminokiseline.

(sa 15N utvrđeno da najveći deo N2 prelazi u NH3 a manji deo u asparaginu i glutam.)

Primer:

2 NH3 + 2 CH3-C-COOH → CH3-CH-COOH + O2

║ │

O NH2

pirogrožđana kis. alanin→belančevine

Šema mogući putevi redukcije

NITROGENAZA

Redukcija molekularnog N2 do NH3 odvija se u prisustvu fermenta nitrogenaze, koji je do sada izolovan iz:

Clostridiuma Azotobactera Clebsielle i Rhizobiuma

Nitrogenaza se sastoji od:

gvožđe-protein kompleksa i molibden-gvožđe-protein kompleksa.

Gvožđe-protein kompleks sadrži četiri atoma gvožđa i četiri atoma sumpora.

Molibden-gvožđe protein kompleks sadrži 24 do 32 atoma gvožđa, isto toliko sumpora i dva atoma molibdena.Molibden-gvožđe-protein kompleks ima 3,7 puta veću molekulsku masu od gvožđe-protein kompleksa i pojedinačno ne mogu da kataliziraju redukciju N2 već samo zajedno.U kvržicama leguminoza utvrđeno je prisustvo leghemoglobina, koji ima ulogu prenosioca O2. Leghemoglobin reguliše ulaženje O2 u kvržicu. Purpurno crvena boja kvržica, koja potiče od leghemoglobina pokazuje da je rhizobium još aktivan, a ukoliko su kvržice mrke boje rhizobium je umro.

Slobodna azotofiksacija ima njaveći značaj jer se odvija na svim suvim delovima zemljie, i može se povećati mikrobiološkim đubrivima (azotobakterin).

SIMBIOTSKA AZOTOFIKSACIJA

Vrši se između: Viših biljaka (leguminoza) Rizobijuma

Rizobijum u zemljištu može da živi slobodno i bez biljke domaćina, ali ne može fiksirati N iz vazduha. U zemljištu živi i do 50 godina u latentnom stanju. Ima ih više varijeteta i svaki je prilagođen za određenu biljnu vrstu (do sada utvrđeno 7).

Rizobijum inficira korenovu dlačicu i ta infekcija se naziva virulentnost što izaziva deobu ćelije i stvaraju se kvržice.

Još za vreme vegetacije biljka jedan deo izlučuje iz kvržica za druge biljke

.

Do sada poznati rizobijumi za leguminoze:

Rizobium japonicum.............soja

Rizobium tripholy..................crvena i bela detelina

Rizobium lupiny....................lupine

Rizobium meliloti..................lucerka, bela i žuta detelina

Rizobium phaseoly, pisum...pasulj

Rizobium .......................kikiriki

Rizobium leguminosarum.....grašak

Da bi se ovo odvijalo potrebni su sledeći uslovi: O2

pH neutralna 60-70% od P.V.K. t= 25-30ºC Prisustvo određenih hranjiva (Ca,P,Mo,Fe)

Uticaj nitratnog azota na rastenje kvržica kod lucerke inokulisane sa R. Meliloti (Ž.Popović, 1970)

Dodate količine NaN03 u mg

Broj stvorenih kvržica u %

Na 10 biljaka Po gramu suve materijeProsečna dužina kvržica u %

0 100 100 100

165 102,3 81,5 63,6

330 67,1 85,4 45,5

600 41,2 56,2 39,9

900 13,9 24,2 30,9

1,650 13,7 16,3 33,1

Pitanja:1. Kako pristupačni N zemljišta deluje na fiksaciju?2. Kako đubriti leguminozne biljke N-đubrivima?

Količine N vezane simbioznom azotofiksacijomOd 50-300 kg N/haPasulj oko 45-50 kgN/haSoja 60-70 kgN/haCrvena detelina 100-120 kgN/haLucerka oko 300 kgN/haOd ove količine 173 ostaje u zemljištu za narednu kulturu a 273 se odnosi nadzemnim delovima.

Rezultati istraživanja (iz literature)

Biljka kg N/ha

Lucerka 284

Slatka detelina 190

Crvena detelina 170

Soja 119

Pasulj 65

Grahorica 77

Poljski grašak 54

OBLICI N U ZEMLJIŠTU

N u zemljištu 0,1 – 0,3%

Skoro sav azot je u raznim organskim jedinjenjima

97-98% organski N

2-3% mineralni N

Od toga

24-37% proteini

3-4% nukleinske kiseline

5-10% amino šećeri 30-45% aminokiseline

20-30% NH4-N u kiselom hidrolizatu (Stewenson 1982)

Ostalih 50% su stabilna kondenzovana ili polimerizovana komleksna jedinjenja humusnih materija a time i azota.

Organski N je veoma stabilan i sporo se mineralizuje (jer po raznim teorijama gradi):

1. proteinsko-ligninski kompleks

2. Taninsko-proteinski kompleks

3. Sorpcija organske materije a time i azota mineralima gline

4. Inaktiviranje fermenata usled sorpcije organske materije (N) mineralima gline.

Azot u zemljištu se nalazi u :

1. Organskim oblicimaa) Visokomolekularna jedinjenja: Belančevine 24-37% Nukleinske kiseline 3-4% Stabilna kondenzovana ili polimerizovana kompleksna

jedinjenja~50%b) Niskomolekularna jedinjenja aminošećeri 5-10% amino kiseline 10-15% amidi amini asparagin urea

2. Mineralnim oblicima

a) Amonijum i amonijak u zemljišnom rastvoru adsorbovani fiksiran usvojen biljkama i mikroorganizmima oksidovan

Amonifikacija Nitrifikacijaaminizacija amonizacija nitritacija nitratacija

Protein→

→R-NH2+CO2+

+energija+drugi prod.

R-NH2+HOH→

→NH4+R-OH+

+energija

2NH4++3O2

→2NO2-+2H2O

+4H++661,5j

2NO2-+02→

→2NO3+175,8j

aminokiseline + amini

NH4+

NO2-

NO3-

heterotrofni mikoroorganizmi+protolitički enzimi

heterotrofni mikoroorganizmi+enzimi dezaminaza

autotrofna bakterija nitrozomonas

autotrofna bakterija nitrobacter

SPORO→ BRZO→ VRLO BRZO

1.hemizimi

2.produkti

3. činioci

4. brzina

- kiseonik-t (25-30 °c)- vlažnost vazduha 60-70% PVK- pH-oko neutralne

C/N 100:1

50:1

Proces spor

20-25:1 ovoljan izvor energije je organska materija

- mineralizacija- imobilizacija

Autotrofni organizmi energiju dobijaju oksidacijom neorganskih jedinjenja a CO2 iz atmosfere

Mineralizacija Organskih Jedinjenja

b) Nitrit toksičan u većim količinama

c) Nitrat Mobilan Usvojen biljkama i mikroorganizmima

U kiseloj sredini biljke više usvajaju NO3-, u baznoj NH4

+. Mlade biljke više usvajaju NO3

-, verovatno zato što nemaju dovoljno ugljenih hidrata za sintezu organskih kiselina za koje se NH4

+ vezuje.

Vezivanje NH4+ za organske kiseline je važno jer on

predstavlja otrov za protoplazmu, posebno ako se nagomila u slobodnom stanju u biljci.

N-min ogled100 150 50 ø

50 ø 25 100

150 25 50 100 100 ø 0 150

ø 50 100 200

100 200 25 Ø

50 150 ø 100

100 25 0 ø 150 100 50 50

ø 100 50 150

50 100 ø 25

150 50 100 ø

50 100 150 ø 150 100 50

ø 25 200 100

200 100 150 ø

150 ø 50 100

Ø 100 100 25 50 ø 150 50

ø 50 100 25

Ogled za procenu mineralizujuće sposobnosti

Ø+ž.o. ø

Podela sorata prema zahtevima u azotu (1,2,3 grupa)

126-175 (1) 146-205 (2) 166-230 (3)

evropa balkan Duga

francuska Novosadska rana 2 Crvenkapa

jugoslavija Novosadska rana 5 Jednota

italija zvezda Nova rana

lasta rodna Somborka

Kragujevačga 56 jelica Rana niska

skopljanka danica Agrounija

Pkb krupna žitnica Vukovarka

srbijanka kosovka Proteinka

Novosadska 7 studena Žitarka

pelisterka sremka Ana

valjevka marija Pkb-111

partizanka sana Rumenka

Partizanka niska pobeda Rapsodija

tritikale Simonida

Rusija

Pesma

Sofija

Dragana

ljiljana

Podela sorata prema zahtevima u azotu

I II III146-(15-20) kgN/ha 146 kgN/ha 146+(15+20) kgN/ha

Evropa 90

Fakultativne pšenice

Nevesinka

Venera

Durum pšenice

Tritikale

Novosadski tritikale

Ozimi ječam

Novosadski 313

Pobeda

Novosadska rana 5

Renesansa

Pesma

Rusija

Sofija

Anastazija

Dragana

Ljiljana

Novosadski 519

Novosadski 529

Novosadski 525

Zlatka

Prima

Sonata

Durumko

Odnos novosadskih sorti strnih žita prema azotu (N)-osnovno đubrenje i

prihranjivanje-15 do -20 kg N/ha 100% potreba u azotu N (146 kg N/ha) +15 do +20 kg N/ha

Ozima pšenica

Evropa 90 Pobeda Zlatka

Novosadska rana 5 Prima

Renesansa Sonata

Pesma

Rusija

Sofija

Fakultativna pšenica Anastazija

Nevesinjka Dragana

Venera Ljiljana

Durum pšenica Durumko

Tritikale

Novosadski tritikale

Ozimi ječam

Novosadski 313 Novosadski 519

Novosadski 529

Novosadski 525

Fizičko-hemijska imobilizacija ili fiksacija NH4

+ (nebiološka imobilizacija)

Prema klasičnim shvatanjima smatralo se da je sav mineralni N pristupačan biljkama. Međutim, novim metodama (tehnikom obeleženog izotopa azota 15N) dokazano je da ima i mineralnog N koji nije direktno pristupačan a to je nebiološki fiksiran NH4-N.

Fizičko-hemijska imobilizacija ili fiksacija NH4-N je vezivanje NH4

+ u međuslojne razmake minerala gline u neizmenjivo stanje.Sekundarni minerali gline – hidratisani alumosilikati imaju kristalnu i slojevitu građu.

Od ukupne količine Ntot u fiksiranom obliku može da bude od 8% u površinskom sloju do 40% u dubljim slojevima (što zavisi od % zastupljenosti i kvaliteta gline).

Fiksirani NH4+ ne može se istisnuti sredstvima za katjonsku izmenu.

Fiksacija NH4+ zavisi od:

- Vrste i količine gline- Pedogenetskih procesa

- Zastupljenosti drugih katjona (npr.K+; NH4+)

- Koncentracije dodatog NH4+

- Mehaničkog sastava i svojstava zemljišta

- Vremena unošenja NH4+ kroz đubriva

Smatra se da je fiksacija NH4+ jona samo privremena redukcija

(kojom se smanjuje pristupačnost N biljkama) posle defiksacije NH4+

postaje pristupačan biljkama. Čak se smatra da je fiksacija NH4+

koristan proces za bilans N u zemljištu jer sprečava gubitke NH3-

gasovite i migraciju NO3-.

Sa gledišta biljaka fiksacija NH4+ je pozitivan proces jer se NH4

+ postepeno oslobađa kao sporotekući izvor azota za biljke, jer biljke vole ravnomernu ishranu a ne stresove pa bili oni i u hrani.

Činioci koji utiču na sadržaj azota u zemljištu

U prirodnom neporemećenom ekosistemu količina N se održava na jednom stalnom nivou i približava se ravnotežnom nivou.

N

Klima

Mikroorganizmi

Fizičko-Hemijske Osobine Zemljišta

Vegetacija

Obrada ZEMLJIŠTE-AZOT

JE DINAMIČAN SISTEM

Klima utiče na:

1. Posednutost zemljišta vegetacijom2. Proizvedenu količinu biljne mase3. Na aktivnost mikrobioloških procesa4. Ima važnu ulogu u određivanju vegetacijea) Vlažnost veća više N u zemljištu (nagomilava se organska

materija, slabija aeracija i slabije razlaganje organske materije)b) Temperatura veća brža mikrobiološka aktivnost i brže razlaganje

(Van Hofovo tº pravilo. Sniženje srednje godišnje tº za 10 ºC povećala bi se količina N 2-3 puta).

Tip vegetacije pod travama više N od šumske vegetacijea) Nivo N ne može se održati bez uvođenja busenastih travab) Slabija aeracija u livadskom zemljištu, visok stepen zasićenosti

bazama

c) Korenske izlučevine inhibiraju nitrifikacijud) Način mešanja biljnih ostataka sa zemljištem

Topografija (reljef) indirektno utičea) Viši rejoni povećavaju se padavine, snižava se tº i više organske

materijeb) U mikrodepresijama više N zbog slivanja padavina i bujnije

vegetacijec) Na severnim ekspocijama terena više N

Fizičko-hemijske osobine zemljištaa) Tekstura – teže zemljište više gline veći sadržaj N, na lakim

peskovitim zemljištima manje Nb) pH u neutralnim zemljištima bogatim u Ca stvara se stabilan

humusc) Nizak pH nema razlaganja organske materije i nagomilava se N

Obrada – način iskorišćavanja zemljišta

Sa početkom obrade počinje i smanjenje količine N u zemljištu. Prevođenjem devičanskih u obradiva zemljišta smanjuje se količina N

Gubici N iz zemljišta

Zavise od1 Klime2 Tipa zemljišta3 Biljne vrste4 Prinosa

1. Žetvama(100-300 kg N·ha prinos, slama, krtole)

2. Erozija• eolska, krčenje vetrozaštitnih pojaseva-Vojvodina• Hidro, snošenje zemljišta sa nagnutih površina vodama a sa

njima i hranljivih materija (brdsko područje)gubici mogu 0 a mogu i 100%

3. Gasoviti gubici• Denitrifikacija• Volatizacija

Denitrifikacija je redukcija NO3- do isparljivih gasova (N2O;N2),

obavljaju je denitrifikatori, bakterije koje u odsustvu O2 koriste O2 iz NO3 i nastaje AZOTNA RESPIRACIJA pseudomonas, microccocus bacilus+O2 → npr: C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O (u aerisanim zem.)

glukozaDenitrifikacione bakterije oksidišu do CO2

→ -O2 nitratna respiracijaC6H12O6 + 4 NO3

- →6 CO2 + 6 H2O + 2 N2↑od autotrofa thiobacilus denit.Denitrifikatori koriste O2 iz NO3

- umesto atmosferskog O2 kao akceptora H2

Uslovi nastajanja: Džepovi u zemljištu, do kojih ne dolazi O2;

Unošenjem dosta žetvenih ostataka (slame) stvara se anaerobna sredina;

Posle jakih kiša i nekontrolisanog navodnjavanja istiskuje se O2 i aktiviraju se denitrifikatori. Nema direktnih mera za otklanjanje već pravilno navodnjavanje, obrada i primena sporodelujućih đubriva. Gubici 15;25-30% u bilansu N

Hemijska denitrifikacija

1. R-NH2 + HNO2 = R-CH2COOH + H2O + N2↑

2. NH3 + HNO2 → NH4NO2 + 2 H2O + N2↑

3. NH2OH + HNO3 → 5 H2O + 2 N2

Volatizacija

Je gubljenje NH3 sa površine zemlje

Uslovi za nastajanje:

- Razlaganjem organske materije do NH4 i NH3↑, primenom NH4 đubriva ili amidnih po površini zemljišta, na karbonatnim zemljištima, na vlažnom zemljištu pri povećanju tº gubi se NH3↑.

Mere za sprečavanje gubitaka:

- Uneti NH4 đubrivo bar na 4-5 cm dubine, ne NH4; NH2-oblik đubriva na krečna zemljišta;

- Unositi N-đubriva u više navrata ne na zemljište bez vegetacije

Gubici volatizacijom 10-20%

Gasoviti gubici u bilansu azota do 30-35%

Percentual N loss upon addition of four different fertilisers at a rate of 200 kg N·ha-1 to a clayey soil at

three different depths at 10ºC (11)

Fertilisation Depth (cm)

% N loss of the applied fertilizer (200 kg ·ha-1 )

Amminium sulphate

0

2

4

37.3

3.8

0.5

Ammonium nitrate (AN)

0

2

4

12.3

1.3

0.7

Urea (U)

0

2

4

30.8

6.1

0.6

Liquid fertilizer (50%U+50%AN)

0

2

4

20.4

3.9

0.5

Influence of pH, CaCO3 content, moisture content and temperature on NH3 volatilisation of various NH4+ containing fertilisers (11)

pH CaCO3 content

Moisture content

Temp. Ammonium sulphate

Ammonium nitrate

Urea Liquid fertiliser

*

L

L

L

L

H

H

H

H

H

H

H

H

L

L

L

L

L

L

L

L

H

H

H

H

L

L

H

H

L

L

H

H

L

L

H

H

L

H

L

H

L

H

L

H

L

H

L

H

-

-

-

-

+

++

±

+

++

++

+

++

-

-

-

-

±

+

±

±

+

+

±

±

+

++

±

+

+

++

±

+

++

++

+

++

+

++

±

+

±

+

±

±

+

+

±

+

• Liquid fertiliser: ½ urea + ½ NH4NO3

• L: low• H: high• Volatilisation: - low; ± moderate, + high and ++ very high

Migracija i ispiranje N iz zemljišta

Od ovih procesa zavisi:1. Dejstvo N iz đubriva i zemljišnih rezervi2. Stepen njegovog iskorištavanja3. Određivanje doza, vremena i načina primene đubriva4. Bilans N na gazdinstvu

Pokretljivost pojedinih oblika N je različitaOrganska N-jedinjenja su nepokretna (izuzetak su zemljišta gde vladaju destrukcioni procesi)

Amonijačni jon (NH4+) i amonijak (NH3) se takođe dobro vežu u

zemljištu

Karbamid (CO(NH2)2) je pokretan ali kratko do hidrolize odnosno prelaska u NH4 oblik.

Nitratni jon (NO3-) je jedino pokretan u zemljištu

1. Kretanje NO3 može biti zajedno sa kretanjem vode (Mass Flow) koji je posledica razlike hidričkog pritiska. Znači da se nitrati koji se nalaze u rastvoru kreću zajedno sa njim i to:ASCEDENTNO↑DESCEDENTNO↓ iLATERALNO↔

2. Kretanje NO3 može biti i difuzijom koja je rezultat razlika u koncentraciji i to u svim pravcimaKretanje zavisi od:

a) Količine N u zemljištu (prirodan, dodat đubrivima)b) Količine i rasporeda padavinac) Intenziteta perkolacije i infiltracije a on zavisi od: sastava

zemljišta, teksture, dubine profila i način površinskog tretiranja zemljišta.

d) Kapaciteta zemljišta da drži vodu

e) Prisustva i vrste useva

f) Evapotranspiracije

NO3 se ne ispiraju do nivoa vlažnosti P.V.K.

Bilans hranjiva na obradivom zemljištu Jugoslavije 1997.g. Nutrient balance for arable land of Yugoslavia in 1997 (Čuvardić,

Bogdanović, Ubavić, 1999)

N P2O5 K2O

Iznošenje hranjiva glavnim proizvodom

Removal of nutrients by the main product

266586 t

55.0 kg/ha

129678 t

26.7 kg/ha

197980 t

40.8 kg/ha

Pristupačna hranjiva iz stajnjaka

Available nutrients from manure38896 t

8.0 kg/ha

19448 t

4.0 kg/ha

93351 t

19.3 kg/haPristupačna hranjiva iz leguminoza

Available nutrients from legumes

25479 t

5.25 kg/ha

Unošenje mineralnim đubrivima

Incorporation of nutrients by mineral fertilizer

89000 t

18.4 kg/ha

26000 t

5.4 kg/ha

27000 t

5.6 kg/ha

Unošenje Σ

Incorporation Σ153325 t

31.6 kg/ha

45448 t

9.4 kg/ha

120351 t

24.8 kg/ha

Bilans

Balance-113261 t

- 23.4kg/ha

-84230 t-17.4 kg/ha

-77629 t-16.0 kg/ha

Predlog bilansa hranjiva na obradivom zemljištu Jugoslavije pri uzgoju 1 uslovnog grla/ha i proizvodnji leguminoza na 30% površina

Nutrient balance for arable land of Yugoslavia at one 500 kg head of cattle/ha and legume production on 30% of the acreage (Čuvardić, Bogdanović, Ubavić, 1999)

N P2O5 K2O

Iznošenje hranjiva

Removal of nutrients t266586 t

55.0 kg/ha

129678 t

26.7 kg/ha

197980 t

40.8 kg/haPristupačna hranjiva iz stajnjaka

Available nutrients from manure72705 t

15.0 kg/ha

36352 t

7.5 kg/ha

174492 t

36.0 kg/haPristupačna hranjiva iz leguminoza

Available nutrients from legumes

81625 t

16.8 kg/ha

Unošenje mineralnim đubrivima

Incorporation of nutrients by mineral fertilizer

339290 t

70 kg/ha

242350 t

50 kg/ha

242350 t

50 kg/ha

Unošenje Σ

Incorporation Σ493620 t

101.8 kg/ha

278702 t

57.5 kg/ha

416842 t

86.0 kg/ha

Bilans

Balance+ 227034 t

+ 46.8 kg/ha

+ 149024 t

+ 30.8 kg/ha

+ 218862 t

+ 45.2 kg/ha

Bilans azota na poljoprivrednim zemljištima u nekim zapadno-evropskim zemljama (kg/ha), (Mehlhorn, 1991)

Zemlja Holandija Danska Švajcarska Nemačka Engleska Švadska

Godina 1986 1980 1987 1986 1985 1976/80

Milion ha 2.3 2.9 1.1 12.0 18.1 3.7

Izneto iz zemljišta

biljnim proizvodima

Životinjskim proizvo.

84

14

20

10

10

35

28

23

/

/

11

10

Ukupno 98 30 45 51 17 21

Izvori povraćaja

mineralna đubriva

Uvežena stočna hra.

Iz vazduha

Biološka N-fiksacija

Otpadni mulj

244

173

41

5

2

130

62

15

10

/

70

25

53

65

5

126

47

30

12

3

88

5

17

17

/

78

8

10

25

3

Ukupno 465 217 218 218 127 124

Višak 367 187 173 167 110 103

Bilans hranjiva u zemljištu na dugotrajnom poljskom ogledu (25-god. proseka)-žetveni ostaci se odnose

Soil nutrient balance in the long-term field trial (25-year average) – when harvest residues are removed. (Čuvardić, Bogdanović, Ubavić, 1999)

Tretman-Variant ø N50P50K50 N100P100K100 N150P100K100

N

Pšenica-wheat

Kukuruz-maize

Š.repa-sugar beet

Suncokret-sunflower

-53.2

-108.0

-109.9

-67.8

-37.3

-94.3

-120.1

-42.1

11.2

-75.4

-136.3

-15.5

21.0

-43.0

-147.1

34.3

Prosek kg/ha/god. -84.7 -73.6 -54.0 -33.7

P2O5

Pšenica-wheat

Kukuruz-maize

Š.repa-sugar beet

Suncokret-sunflower

-26.2

-52.4

-42.0

-28.5

11.4

-19.4

-12.4

4.3

54.4

16.7

15.4

51.6

100.6

66.6

52.4

49.9

Prosek kg/ha/god -37.3 -4.0 34.5 67.4

K2O

Pšenica-wheat

Kukuruz-maize

Š.repa-sugar beet

Suncokret-sunflower

-47.1

-142.0

-166.0

-156.2

-22.0

-101.3

-179.9

-116.1

11.8

-56.1

-204.0

-73.1

53.5

-6.5

-165.9

-33.9

Prosek kg/ha/god -127.9 -104.8 -80.3 -38.2

Bilans hranjiva u zemljištu na dugotrajnom poljskom ogledu (25-god. proseka)-ukoliko bi se žetveni ostaci zaoravali

Soil nutrient balance in the long-term field trial (25-year average) – if harvested residues were to be plowed under (Čuvardić, Bogdanović,

Ubavić, 1999)

Tretman-Variant ø N50P50K50 N100P100K100 N150P100K100

N

Pšenica-wheat

Kukuruz-maize

Š.repa-sugar beet

Suncokret-sunflower

-40.5

-66.5

-55.1

-39.8

-16.5

-46.9

-43.4

-5.4

14.9

-18.2

-33.8

37.5

53.1

22.7

-22.0

88.0

Prosek kg/ha/god. -50.5 -28.0 0.4 35.4

P2O5

Pšenica-wheat

Kukuruz-maize

Š.repa-sugar beet

Suncokret-sunflower

-20.0

-37.7

-16.5

-25.5

19.4

-1.6

25.5

20.2

90.1

40.5

64.9

68.6

112.5

90.8

106.6

117.1

Prosek kg/ha/god -24.9 16.1 66.0 106.7

K2O

Pšenica-wheat

Kukuruz-maize

Š.repa-sugar beet

Suncokret-sunflower

-12.9

-31.4

-115.2

-21.8

29.5

8.9

-109.9

25.5

85.5

55.6

-119.9

73.6

124.1

106.3

-79.1

123.0

Prosek kg/ha/god -45.3 -11.5 23.8 68.6

Uticaj različitih doza azota na prinos gajenih biljnih vrsta po rotacijama (“ISDV” ogled)

Effect of different doses N of yield growing plants species in rotation

kg N·ha-1 Prinos-yield t·ha-1

Rotacija-rotation

0 Niska doza

Low rate

Izračun.max.

Calculate max.

0 Niska doza

Low rate

Izračun.max.

Calculate max.

Pšenica-wheat

I

II

III

IV

Prosek-average

0

0

0

0

9

60

60

60

60

60

87

123

121

130

119

4.00

3.10

3.28

2.93

3.35

4.47

4.65

4.79

4.37

4.57

4.47

5.38

4.99

4.93

4.92

Kukuruz-maize

I

II

III

IV

Prosek-average

0

0

0

0

9

50

50

50

50

50

140

146

168

208

165

9.04

8.54

8.29

8.18

8.49

8.97

9.05

9.79

9.02

9.21

9.24

10.24

11.10

10.24

10.19

Jari ječam-spring barley

I

II

III

IV

Prosek-average

0

0

0

0

9

20

20

20

20

20

40

51

55

80

60

3.77

3.47

2.45

1.94

2.91

3.80

4.40

3.50

3.09

3.70

3.80

4.44

3.84

3.92

3.94

Koncentracija N, P2O5 i K2O u zrnu i vegetativnim organima pri različitom đubrenju, prosek za 15 godina trajanja ogleda (Sarić et

all)

Varijanta đubrenja

N P2O5 K2O

kukuruz kukuruz kukuruz

ø 0.461 veg.organi

0.954 rno,seme,koren

0.19 veg.organi

0.56zrno,seme,koren

1.24 veg.organi


N1000.560 veg.organi


0.17 veg.organi


1.20 veg.organi




0.26 veg.organi


1.05 veg.organi

0.43zrno,seme,koren



0.20 veg.organi



Prosek

N100 P2O5 100K2O 100

0.552 veg.organi


0.22 veg.organi


1.06 veg.organi



all)

Varijanta đubrenja

N P2O5 K2O

pšenica pšenica pšenica

ø 0.335 veg.organi


0.17 veg.organi

0.74zrno,seme,koren

0.81 veg.organi




0.16 veg.organi


0.98 veg.organi




0.19 veg.organi


0.87 veg.organi

0.49zrno,seme,koren



0.17 veg.organi



Prosek

N100 P2O5 100K2O 100

0.430 veg.organi

1.77zrno,seme,koren

0.16 veg.organi


0.91 veg.organi



all)

Varijanta đubrenja

N P2O5 K2O

Šećerna repa Šećerna repa Šećerna repa

ø 1.763 veg.organi


0.510 veg.organi

0.29zrno,seme,koren

4.01 veg.organi




0.47 veg.organi


4.05 veg.organi




0.67 veg.organi


4.02 veg.organi

0.76zrno,seme,koren



0.53 veg.organi



Prosek

N100 P2O5 100K2O 100

2.32 veg.organi

0.75zrno,seme,koren

0.60 veg.organi


4.08 veg.organi



all)

Varijanta đubrenja

N P2O5 K2O

suncokret suncokret suncokret

ø 0.617 veg.organi


0.29 veg.organi

1.22zrno,seme,koren

3.02 veg.organi




0.29 veg.organi


2.84 veg.organi




0.36 veg.organi


2.79 veg.organi

1.04zrno,seme,koren



0.32 veg.organi



Prosek

N100 P2O5 100K2O 100

0.812 veg.organi

2.54zrno,seme,koren

0.33 veg.organi


2.75 veg.organi


Danas je poznato oko 16 različitih sojeva zemljišnih bakterija, koje su svrstane u 7 grupa, prema tome na kojim biljkama žive u zajednici i vrše fiksiranje atmosferskog azota:

1. Rhizobium meliloti (živi na lucerki, beloj i žutoj detelini)2. Rhizobium trifolii (crvena i b4ela detelina)3. Rhizobium leguminosarum (grašak)4. Rhizobium phaseoli (pasulj)5. Rhizobium lupini (lupina, seradela)6. Rhizobium jaronicum (soja) i7. Rhizobium koji živi u simbiozi sa kikirikijem i bagremom.

Koren leguminoznih biljaka i mikroorganizmi luče hormon rastenja ( ٓindol sirćetnu kiselinu-heteroauksin) koji aktivira proces azotofiksacije.

Hemizam fiksacije atmosferskog azota od strane bakterija koje žive u simbiozi sa leguminozama može se predstaviti na sledeći način:

N=N + H2 = NH = NH (diamid)

NH=NH + H2= NH2—NH2 (hidrazin) ili

NH=NH + 2H2O = 2 NH2OH (hidroksilamin)

NH2—NH2 + H2 = 2 NH3 (amonijak)

2 NH2OH + H2 = 2 NH3 + H2O

Nastali NH3 i NH2OH (hidroksilamin) mogu reagovati sa ketokiselinama, oksikiselinama i nezasićenim kiselinama, produktima oksidacije ugljenih hidrata i tako se sintetišu aminokiseline.

2 CH3—C—COOH + NH2OH → CH3—CH—COOH + O2

║ │

O NH2

pirogrožđ.kis. Alanin

2 CH3—C—COOH + 2 NH3 → 2 CH3—CH COOH + O2

║ │

O NH2

pirogrožđ.kis. AlaninStvorene aminokiseline učestvuju dalje u sintezi belančevina. Odnos između kvržičnih bakterija i biljke domaćina je takav da se bakterije javljaju kao paraziti, posle čega dolazi jedan stadijum ravnoteže, da bi?????????

Documents

AZOT