Цикл азоту в ґрунті: про що не згадується в підручнику

Цикл азоту в ґрунті: про що не згадується в підручнику

Ви вносите азот. Рослини поглинають приблизно половину. Решта зникає кудись, де ви її ніколи не бачите і за що вам ніколи не платять. Ця різниця — це не невдача, а невід’ємна частина тієї моделі азотного циклу, яку більшість із нас вивчала в школі.

Що таке цикл азоту в ґрунті?

Цикл азоту в ґрунті — це сукупність перетворень, завдяки яким азот переміщується між атмосферою, органічною речовиною ґрунту, мікроорганізмами, ґрунтовою водою та коренями рослин. Фіксація забезпечує надходження азоту. Мінералізація розкладає органічну речовину на амоній. Нітрифікація перетворює цей амоній на нітрат. Потім рослини поглинають стільки, скільки можуть, а решту забирають вимивання, денітрифікація та випаровування. ФАО оприлюднює дані про баланс поживних речовин на орних землях для кожної країни саме тому, що ці потоки є достатньо великими, щоб впливати на показники якості води та клімату.

Чому в підручнику, присвяченому кругообігу азоту, не згадується органічний азот?

Адже протягом більшої частини ХХ століття в ботаніці вважалося, що коріння може засвоювати лише мінеральний азот. На схемі мікроорганізми посідали центральне місце як обов’язкові посередники: жодна речовина не досягала коріння, доки бактерії не розщеплювали її до амонію або нітрату. Це припущення зберігалося, доки дослідники не довели, що рослини поглинають незмінені амінокислоти безпосередньо з ґрунту, оминаючи повну мікробну мінералізацію (Näsholm et al., 2009). Шмідт (2014) пішов далі й стверджував, що саме запас органічного азоту — а не нітратів — є домінуючим джерелом азоту в більшості ґрунтів. У підручнику не було помилок щодо хімії. Помилка полягала в уявленні про механізм поглинання.

Яка частина внесеного азоту насправді потрапляє до культур?

Приблизно половина, і ця цифра майже не змінилася за останні п’ятдесят років. За результатами аналізу врожайності та обсягів внесення азоту в 124 країнах ефективність використання азоту у світі становить приблизно 47 % (Lassaletta et al., 2014). Більше половини азоту, внесеного на орні землі, втрачається у повітря, воду та ґрунт, а не потрапляє до врожаю. Покладіть мішок азоту на землю, і можна з упевненістю очікувати, що половина його перетвориться на врожай, а інша половина — на чужу проблему.

Куди зникає азот?

Чотири шляхи виведення, всі вони пов’язані з нітратами. Нітрат має негативний заряд, тому ґрунтові колоїди — які також мають негативний заряд — не можуть його утримувати. Він переміщується разом із водою. Дощ вимиває його нижче кореневої зони у вигляді вимивання. Перезволожені ділянки позбавляють його кисню, і він вивільняється у вигляді оксиду азоту та дінітрогену в процесі денітрифікації. При поверхневому внесення аміак втрачається в повітря шляхом випаровування. Сильний дощ на оголеній землі забирає решту у вигляді стоку. Кожна з цих втрат відбувається після того, як азотний цикл у ґрунті вже перетворив внесений вами азот на його найбільш рухому форму.

Саме над цим варто замислитися. Нітрифікація — це не «протікання» в системі, а робота системи саме так, як і передбачалося: перетворення поживної речовини, яку ґрунт міг би утримувати, на таку, яку він утримати не може. Аммоній має позитивний заряд і зв’язується з глиною та органічною речовиною. Протягом декількох днів або тижнів після внесення ґрунтові бактерії перетворюють його на нітрат, і це зв’язування зникає. Кожен кілограм, який ви втрачаєте після цього моменту, — це втрата внаслідок хімічного процесу, за який ви заплатили.

Чи можуть коріння отримувати поживні речовини, не чекаючи на мікроорганізми?

Так — і в ґрунтах лісів та луків це є нормальним процесом, а не винятком. У ґрунтовому розчині бореальних лісових ґрунтів переважає органічний азот, переважно амінокислоти, і коріння поглинає його безпосередньо (Inselsbacher & Näsholm, 2012). Такий спосіб також є економічно вигіднішим для рослини: поглинаючи азот, що вже зв’язаний з вуглецем, культура економить частину енергії, яку інакше витрачала б на відновлення нітратів у власній тканині, що підвищує ефективність використання вуглецю (Franklin et al., 2016; Tünnermann et al., 2024). Коротший шлях, менші витрати, менше втрат.

Як виглядає скорочений цикл азоту в польових умовах?

Схоже, що азот залишається саме там, куди його внесено, а рослини не мусять «мчати», щоб його встигнути засвоїти. Уникнувши нітрифікації, ви уникнете пов’язаних з нею втрат — ніяких нітратів, що вимиваються з ґрунту, нічого, що денітрифікуючі бактерії могли б розкласти у вологих ділянках, і ніяких різких коливань у режимі живлення, які доводиться коригувати за допомогою фракційного внесення добрив.

Компанія Arevo виробляє препарат Arginex шляхом утворення комплексу аргініну — позитивно зарядженої амінокислоти — з фосфатом. Цей позитивний заряд зв’язується з ґрунтом, а не ковзає повз нього, завдяки чому азот поступово вивільняється в кореневій зоні, а не вимивається з ґрунту. У відповідь на це коріння утворює довші волоски та проникає глибше, що збільшує площу поверхні, яка бере участь у поглинанні поживних речовин. У лісових розсадниках таке підживлення саджанців дозволяє зменшити вимивання азоту на 80 %. Той самий азот. Інший механізм поглинання.

Підсумок

Цикл азоту в ґрунті не порушений. Порушена лише та схема, яку ми успадкували. Як тільки ви усвідомлюєте, що коріння може поглинати азот у вигляді цілої молекули, весь ланцюг втрат — нітрифікація, вимивання, денітрифікація — перестає здаватися неминучим і стає необов’язковим. Ось що таке « Root Change »: наведіть лад з основами в прикореневій зоні, і решту сезону буде легше контролювати.

Література

Шмідт, С. (2014). Органічний азот. New Phytologist. https://arevo.se/en/science-publications-on-plant-nutrient-delivery-system

Eos. (2016). Індекс свідчить про те, що половина азоту, внесеного в ґрунт під сільськогосподарські культури, втрачається. Американський геофізичний союз. https://eos.org/articles/index-suggests-that-half-of-nitrogen-applied-to-crops-is-lost

ФАО. (2024). Нові дані для оцінки балансу поживних речовин на орних землях. Продовольча та сільськогосподарська організація Об’єднаних Націй. https://www.fao.org/newsroom/detail/new-data-to-measure-cropland-nutrient-budgets/en

Франклін, О. (2016). «Вуглецевий бонус органічного азоту підвищує ефективність використання азоту рослинами». Plant, Cell & Environment. https://arevo.se/en/science-publications-on-plant-nutrient-delivery-system

Інзельсбахер, Е., та Нешольм, Т. (2012). Підземна перспектива лісових рослин: ґрунт забезпечує рослини та мікоризні гриби переважно органічним азотом. New Phytologist, 195(2), 329–334. https://arevo.se/en/science-publications-on-plant-nutrient-delivery-system

Лассалетта, Л., Біллен, Г., Грізетті, Б., Англад, Ж. та Гарньє, Ж. (2014). 50-річні тенденції в ефективності використання азоту у світових системах землеробства. Environmental Research Letters, 9(10), 105011. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/9/10/105011

Нешольм, Т., Кіелланд, К. та Ганетег, У. (2009). Поглинання органічного азоту рослинами. New Phytologist, 182(1), 31–48. https://arevo.se/en/science-publications-on-plant-nutrient-delivery-system

Arevo. (2026). Чому класичні моделі циклів азоту вже застаріли. Arevo Knowledge Space. https://arevo.se/en/knowledge-space/why-textbook-nitrogen-cycles-are-outdated-organic-nitrogen-discovery

Arevo. (2026). Arginex та ефективність використання поживних речовин: вплив на поля, ґрунт та навколишнє середовище. Arevo Knowledge Space. https://arevo.se/en/knowledge-space/arginex-and-nutrient-use-efficiency-field-soil-and-environmental-impacts

Arevo. (2026). Лісові розсадники зменшують вимивання азоту на 80%. Arevo Knowledge Space. https://arevo.se/en/knowledge-space/forest-nurseries-reduce-nitrogen-leaching-80