Objev na počátku 20. století Metoda syntézy dusíkatých (N) hnojiv byla přelomem v historii lidstva. Schopnost zachytit relativně inertní plyn N2 a převést jej na reaktivnější formu amoniaku (NH3) nakonec vedla k významnému zvýšení zemědělské produktivity. Odhaduje se, že asi polovina světové populace je v současnosti závislá na dusíkatých hnojivech, aby se zásobovala potravinami. Kromě pěstování plodin jsou dusíkatá hnojiva potřebná pro podporu činností, jako je chov dobytka, výroba biopaliv a produkce dřeva.
Se sklizenými plodinami se odstraní pouze část dusíkatých hnojiv aplikovaných na pole. Zbývající dusík se podílí na řadě složitých biologických, chemických a fyzikálních reakcí, které lze obtížně předvídat a kontrolovat. Tento nevyužitý dusík může v průběhu svých reakcí kaskádovitě procházet půdou, mikroorganismy, rostlinami, sladkovodními a oceánskými ekosystémy. Cílem odpovědného hospodaření je co nejúčinněji využívat dusíkatá hnojiva a minimalizovat ztráty z půdního systému, kterým lze předejít.
Základní znalosti o reakcích dusíku v půdě poskytuje pevný základ pro přijímání chytrých rozhodnutí o správě živin. Tato řada informačních listů (tabulek), nastíněná níže, pokrývá hlavní přeměny dusíkatých hnojiv, ke kterým dochází v rostlinné produkci. Vzhledem k široké škále podmínek, se kterými se na farmách setkávají, obsahují tyto příručky pouze obecné informace, které by měly být přizpůsobeny místním podmínkám za pomoci zkušených odborníků.
1️⃣Nitrifikace. Půdní bakterie přeměňují amonium (NH+) na dusičnany (NO3) po dobu několika dnů nebo týdnů, když je půda teplá a vlhká. V půdě je mnoho zdrojů amonia, jako jsou komposty, hnůj, zbytky plodin a komerční hnojiva. Bez ohledu na zdroj dusíku je produkovaný dusičnan stejný a podléhá stejným půdním procesům. Většina zemědělských a zahradnických plodin využívá dusičnany jako primární zdroj výživy dusíkem.
2️⃣ Denitrifikace. Dusičnany mohou být uvolněny do atmosféry, když jsou přeměněny na plyn půdními mikrobiologickými redukčními reakcemi. Denitrifikace probíhá nejrychleji, když jsou půdy nasycené vodou a hladiny půdního kyslíku jsou nízké, ale proces pokračuje i ve vlhkých, nenasycených půdách.
V závislosti na půdních podmínkách může být produkovaným plynem N2, N2O (oxid dusný) nebo NO (oxid dusnatý). Tyto dva poslední plyny mají škodlivý vliv na atmosféru.
3️⃣ Transformace močoviny. Močovina je nejběžněji používané dusíkaté hnojivo na světě. Při aplikaci do půdy je nejprve rozložen přirozeným enzymem (ureázou) na amonium. Amonium je následně přeměněno na dusičnany pomocí nitrifikačních bakterií. Pochopení těchto transformací pomáhá při rozhodování managementu o co nejefektivnějším využití močoviny.
4️⃣ Těkavost amoniaku. V alkalické půdě se čpavek obsažený v hnojivech a hnoji chemicky přeměňuje na plynný čpavek, který může unikat do atmosféry. Jde nejen o ekonomickou ztrátu cenných živin, ale také o negativní dopad na kvalitu ovzduší. Existuje řada praktických technik pro řízení růstu rostlin, dusíku a vody. Pro minimalizaci ztrát z vyluhování dusičnanů je nutné pečlivé plánování hospodaření s živinami a zavlažování.
5️⃣Mineralizace. Půdní organismy přeměňují organické sloučeniny obsahující dusík na amonium a dusičnany předtím, než je lze použít jako primární zdroje výživy rostlin. Rychlost mineralizace určuje, jak rychle mohou být zdroje živin, jako je kompost, hnůj, zbytky plodin a organická hmota půdy, použity ke krmení rostlin. Rychlost tohoto procesu do značné míry určují různé faktory prostředí a vlastnosti organického materiálu.
6️⃣Imobilizace. Půdní mikrobi často vyžadují více dusíku, než je k dispozici v rozkládajících se organických materiálech, takže do své biomasy začleňují anorganický dusík. Začlenění dusičnanů a amonia do organických sloučenin dočasně sníží jejich koncentrace v půdě a po určitou dobu ponechá rostlinám k dispozici méně anorganického dusíku.
7️⃣Dynamika absorpce dusíku rostlinami. Klíčem k účinné výživě plodin je poskytování dusíku v době, kdy jej rostliny mohou využít. Mnoho plodin má určitá období maximálního příjmu a také jiná období během vegetačního období, kdy je spotřebováno méně dusíku. Koordinace načasování aplikací dusíkatých hnojiv s těmito obdobími špičky může zlepšit regeneraci dusíku a minimalizovat potenciál pro vyplavování dusičnanů. Pochopení vzorců příjmu dusíku každého druhu je důležité pro vývoj účinných strategií pro proces hnojení.
Využití dusičnanů v závlahové vodě Dusičnany v závlahové vodě mohou sloužit jako cenný zdroj výživy pro zemědělské plodiny. Správné použití tohoto dusičnanu vyžaduje přesnou chemickou analýzu vody a odhad množství vody, které má být aplikováno. Rostliny absorbují dusičnany pouze v období zrání. Zavlažování vodou bohatou na dusičnany v obdobích, kdy jsou rostliny malé nebo kdy je nízká transpirace, nevyužívá účinně dusičnany. Pro správné využití vody a efektivní využití tohoto zdroje dusičnanů jsou nezbytné správné zavlažovací techniky.
Krycí plodiny. Plodiny, které poskytují půdní kryt, ale nejsou sklizeny, nabízejí několik výhod pro hospodaření se živinami. Krycí plodina luštěnin poskytne další plodině další dusík, když je usmrcena. Krycí plodiny bez luštěnin mohou odstraňovat dusičnany a vodu z půdy, což často vede k menšímu vyplavování dusičnanů. Krycí plodiny mohou poskytnout mnoho dalších výhod, jako je kontrola eroze a stanoviště pro divokou zvěř a hmyz. Správa zbytků krycích plodin vyžaduje předběžné plánování.
Dusík je rostlinná živina, která nejčastěji omezuje růst a výnos plodin. Nedostatek dusíku je často viditelný zakrnělým růstem a světle zelenými listy.
Ztrátu dusíku do vzduchu a vody lze považovat za díry v potrubí. Trubka je půdní systém obsahující mnoho forem dusíku, včetně imobilizovaného dusíku nebo dusíku „sekvestrovaného“ v organické hmotě. Cílem hospodaření s dusíkem je přeměnit co nejvíce přiváděného dusíku na využitelný odcházející dusík a zároveň minimalizovat tyto „úniky“ ze systému.
