.png/1280px-The_Nitrogen_Cycle_(1).png)
Влияние азота на сельское хозяйство оказывает глубокое влияние на рост сельскохозяйственных культур, плодородие почвы и общую производительность сельского хозяйства, а также оказывает существенное воздействие на окружающую среду.
Азот является элементом, жизненно важным для многих экологических процессов. Азот играет важную роль в азотном цикле , сложном биогеохимическом процессе, который включает преобразование азота между различными химическими формами и его перемещение через различные экологические отсеки, такие как атмосфера, почва, вода и живые организмы. [1] В своем естественном состоянии азот существует в основном в виде газа (N2) в атмосфере, составляя около 78% воздуха, которым мы дышим. Азот находит широкое применение в различных секторах, в первую очередь в сельском хозяйстве и транспорте. Его универсальность обусловлена его способностью образовывать многочисленные соединения, каждое из которых обладает уникальными свойствами и сферами применения.
Азот является основным питательным веществом в сельском хозяйстве, играя решающую роль в росте и развитии растений. Он является важным компонентом белков, ферментов , хлорофилла и нуклеиновых кислот , которые все необходимы для различных метаболических процессов в растениях. [2] При обсуждении применения азота в сельском хозяйстве важно учитывать источники используемого азота. Синтетические азотные удобрения, такие как аммиачная селитра и мочевина , обычно применяются к сельскохозяйственным культурам для пополнения уровня азота в почве и повышения урожайности сельскохозяйственных культур [3] Эти удобрения обеспечивают легкодоступный азот для усвоения растениями, тем самым способствуя интенсивному вегетативному росту и повышению урожайности. Однако чрезмерное или неэффективное использование азотных удобрений может привести к экологическим проблемам, таким как выщелачивание азота, сток и выбросы оксидов азота (NOx). [4] Выщелачивание азота происходит, когда соединения азота, в первую очередь нитраты , перемещаются через почвенный профиль и попадают в грунтовые воды, потенциально загрязняя источники питьевой воды. [2] Для смягчения этих экологических последствий в сельском хозяйстве применяются различные стратегии управления азотом. Тестирование почвы является важной практикой, которая помогает фермерам оценить уровень питательных веществ в почве и определить соответствующие нормы внесения удобрений. Планы управления питательными веществами, основанные на результатах тестирования почвы, помогают оптимизировать эффективность использования удобрений, минимизируя при этом потери азота в окружающую среду.
На качество воды сильно влияет азот, который также влияет на экосистемы в условиях, измененных человеком. Несмотря на то, что азот является необходимым элементом для жизни, его слишком много в воде может иметь негативные последствия для водных экосистем и подвергать опасности здоровье человека. Сельскохозяйственные стоки, где удобрения, содержащие азотные соединения, могут просачиваться в реки, озера и грунтовые воды, являются одним из основных источников азота в воде. Городские районы также сбрасывают сточные воды и добавляют азот через ливневые стоки. Процесс эвтрофикации, при котором обилие питательных веществ стимулирует рост водорослей и других водных растений, может быть вызван повышенным уровнем азота в воде. [5]
Небелковый азот (или NPN) — это термин, используемый в питании животных для обозначения таких компонентов, как мочевина , биурет и аммиак , которые не являются белками, но могут быть преобразованы в белки микробами в желудке жвачных животных . Из-за их более низкой стоимости по сравнению с растительными и животными белками их включение в рацион может привести к экономической выгоде, но при слишком высоких уровнях вызывает угнетение роста и возможную токсичность аммиака, поскольку микробы сначала преобразуют NPN в аммиак, прежде чем использовать его для производства белка. [6] NPN также можно использовать для искусственного повышения значений сырого протеина , которые измеряются на основе содержания азота, поскольку белок составляет около 16% азота, и единственным основным компонентом большинства продуктов питания, содержащих азот, является белок. Источником NPN обычно является химическая кормовая добавка или иногда куриные отходы [7] [8] и навоз крупного рогатого скота. [9] [10] Однако чрезмерное потребление NPN может иметь неблагоприятные последствия для здоровья и производительности животных, а также для окружающей среды.
В питании жвачных животных источники NPN, такие как мочевина , обычно используются в качестве добавок для обеспечения дополнительного азота для синтеза микробного белка в рубце . Микробы в рубце могут использовать NPN для синтеза микробного белка, который впоследствии переваривается и усваивается животным. Этот микробный белок служит источником аминокислот для животного, поддерживая рост и производительность, [11] Однако чрезмерное потребление NPN может привести к проблемам токсичности у жвачных животных. Высокий уровень аммиака в результате распада NPN может нарушить баланс pH рубца и микробную активность, что приводит к таким состояниям, как ацидоз рубца и токсичность аммиака. [12] Кроме того, чрезмерное выделение азота с мочой и калом у животных, потребляющих рацион с высоким содержанием NPN, может способствовать загрязнению окружающей среды азотом. Сток азота от сельскохозяйственных работ может привести к эвтрофикации водоемов, вредоносному цветению водорослей и деградации водных экосистем [13]